近接場光を用いた生体機能分子の分子構造変化の観察と制御

本研究では、生命現象にとって大切な分子を、細胞内で"機能する状態"そのままに、その動的変化を近接場光を用いて研究する。研究対象とする分子は神経細胞の情報の受け渡しを行うシナプスの機能を担っている蛋白質シナプトタグミンである。シナプスとは神経細胞の間の情報を受け渡しする場所である。脳における情報処理の根幹は、シナプスによる情報の受け渡しにあるとされる。シナプトタグミンはこのシナプスにあって情報の担い手である伝達物質を貯えている小胞の膜に存在し伝達物質を神経細胞が放出するときに重要な役割をになっていると考えられている。この蛋白質分子に遺伝子工学の技術を用いて蛍光を発するアミノ酸配列(GFP)を付け加えて、蛍光シナプトタグミンを作った。この技術は近接場をはじめとする細胞イメージングにとって極めて重要である。すなわち生命現象を担う大切な分子をことごとく蛍光蛋白質分子に変えることができ、生きた細胞で観察することができるからである。全反射モードの近接場顕微鏡を構成し、培養細胞で発現した蛍光シナプトタグミンを、生きた細胞の中で、全反射型近接場光顕微鏡で観察ができた。このようにして近接場光で観察している細胞を興奮するように化学的な刺激を与えると、細胞内カルシウムイオン濃度の上昇がみられ、それとともに斑点状にGFPの蛍光が変化することが見出された。この斑点状の蛍光変化の意味の検討を行うために、細胞からの伝達物質の放出の標識色素FM464を細胞に導入して、伝津物質の放出とシナプトタグミンGFPの蛍光変化の関係を検討した。その結果、伝達物質の放出に伴なってGFPの蛍光変化がおこることが明らかになった。

本研究では、生命現象にとって大切な分子を、細胞内で"機能する状態"そのままに、その動的変化を近接場光を用いて研究する。研究対象とする分子は神経細胞の情報の受け渡しを行うシナプスの機能を担っている蛋白質シナプトタグミンである。シナプスとは神経細胞の間の情報を受け渡しする場所である。脳における情報処理の根幹は、シナプスによる情報の受け渡しにあるとされる。シナプトタグミンはこのシナプスにあって情報の担い手である伝達物質を貯えている小胞の膜に存在し伝達物質を神経細胞が放出するときに重要な役割をになっていると考えられている。この蛋白質分子に遺伝子工学の技術を用いて蛍光を発するアミノ酸配列(GFP)を付け加えて、蛍光シナプトタグミンを作った。この技術は近接場をはじめとする細胞イメージングにとって極めて重要である。すなわち生命現象を担う大切な分子をことごとく蛍光蛋白質分子に変えることができ、生きた細胞で観察することができるからである。全反射モードの近接場顕微鏡を構成し、培養細胞で発現した蛍光シナプトタグミンを、生きた細胞の中で、全反射型近接場光顕微鏡で観察ができた。このようにして近接場光で観察している細胞を興奮するように化学的な刺激を与えると、細胞内カルシウムイオン濃度の上昇がみられ、それとともに斑点状にGFPの蛍光が変化することが見出された。この斑点状の蛍光変化の意味の検討を行うために、細胞からの伝達物質の放出の標識色素FM464を細胞に導入して、伝津物質の放出とシナプトタグミンGFPの蛍光変化の関係を検討した。その結果、伝達物質の放出に伴なってGFPの蛍光変化がおこることが明らかになった。