筋フィラメント長制御の1分子ナノ解析-筋タンパク質動態の可視化-

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筋タンパク質動態の可視化を試みるため、生細胞内分子イメージングに適した高度発達型培養筋細胞系の開発と、作成した高度発達型培養筋細胞内における分子イメージングを行った。高度発達型培養筋細胞は、常法で得たC2C12筋管細胞に電気パルス刺激を与え、運動させることによって作成した。得られた高度発達型培養筋細胞は常法で得られる筋管細胞よりも発達したサルコメア構造を持ち収縮力も大きかった(Fujita et al., Exp. Cell. Res. 2007)。この高度発達型培養筋細胞を用い、筋肉におけるインスリン依存的糖取り込みに重要な役割を果たすGLUT4分子の動態解析を行った。GLUT4分子を従来の蛍光色素よりも明るく退色しにくい蛍光量子ドットでラベルし、リアルタイム共焦点顕微鏡とEMCCDカメラによって観察した。また、GLUT4分子の位置は蛍光強度分布を2次元ガウス近似し、頂点の座標を求めることによってナノ精度で求めた。GLUT4分子は基底状態では筋構造に固く固定されていたが、インスリン刺激を与えることによってゆっくりと動き出した。さらに、周期的に収縮中の筋肉において、弛緩時のGLUT4分子の座標を追跡すると、運動中の筋肉では運動していない筋肉中と比べてGLUT4分子の動きが激しくなっていることがわかった。これは脂肪細胞中のGLUT4分子には見られない特色であり、筋肉と脂肪細胞では、GLUT4分子は全く異なるメカニズムによって膜移行を達成している可能性が示唆された。