ポストシナプスにおける分子動態の総合的イメージング

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平成19年度は平成17、18年度に開発・確立した基礎技術(時空間分解能の高い刺激方法の確立と神経細胞内シグナル伝達を可視化する分子プローブの作成)を利用して、神経細胞内のシグナル伝達に関する研究を行った。1、複数の細胞内シグナルの同時計測の技術開発平成18年度に細胞内シグナルの同時計測を可能にするイメージング技術を開発した。本年度はこの技術をさらに発展させるべく光学機器、検出器、蛍光タンパク質などの改良を行い、シグナル対ノイズ比を大幅に向上させることに成功した。2、細胞内シグナルの変換過程の解析上記1の手法を用いて、神経細胞内のセカンドメッセンジャーとそのエフェクター活性の時間的関連性を解析し、セカンドメッセンジャーの濃度上昇に遅延してそのエフェクター活性が上昇することを明らかにした。また、エフェクターに対する翻訳後修飾によりセカンドメッセンジャーの濃度が基底状態に回復した後もエフェクターの活性が持続されることをイメージングにて明らかにした。 その他に、複数の異なるセカンドメッセンジャーの濃度の同時計測を行うことで、異なる受容体の活性化に伴って異なるセカンドメッセンジャーが反応することを明らかにした。3、新たな分子プローブの開発新規蛍光タンパクを利用し、組織・個体レベルでの解析に適した長波長蛍光のプローブ、および細胞内シグナルタンパクの構造変化を検知するプローブを新たに開発した。これらを用いて、単一シナプス刺激にともなう神経細胞の細胞内シグナルの可視化を行った。上記1の手法を用いて、神経細胞内のセカンドメッセンジャーとそのエフェクター活性の時間的関連性を解析し、セカンドメッセンジャーの濃度上昇に遅延してそのエフェクター活性が上昇することを明らかにした。また、エフェクターに対する翻訳後修飾によりセカンドメッセンジャーの濃度が基底状態に回復した後もエフェクターの活性が持続されることをイメージングにて明らかにした。その他に、複数の異なるセカンドメッセンジャーの濃度の同時計測を行うことで、異なる受容体の活性化に伴って異なるセカンドメッセンジャーが反応することを明らかにした。3、新たな分子プローブの開発新規蛍光タンパクを利用し、組織・個体レベルでの解析に適した長波長蛍光のプローブ、および細胞内シグナルタンパクの構造変化を検知するプローブを新たに開発した。これらを用いて、単一シナプス刺激にともなう神経細胞の細胞内シグナルの可視化を行った。