シグナル伝達の光制御法の開発と神経への応用

前年度に引き続き、phosphatidylinositol-3 kinase(PI3K)の光スイッチを海馬培養神経細胞に導入し、局所的なphosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate(PIP3)産生による神経細胞の形態変化について検討を行った。PIP3を突起の先端で上昇させると、F-actinが増加し、成長円錐のサイズと動きが上昇した。この際、光刺激した突起以外の突起ではPIP3が逆に減少する、reciprocalな制御が達成されていることがわかった。神経細胞の突起の途中や細胞体においてPIP3を産生したところ、lamellipodiaを生じ、これが突起に沿って順行性あるいは逆行性に動く像が観察された。一方で、PIP3の上昇は突起を伸長させず、軸索を誘導することもなかった。また、PIP3の生理的な分布とダイナミクスを観察するため、光スイッチなしでのPIP3の動態をタイムラプス観察した。PIP3は神経の突起先端に多く、十分～数十分のオーダーで増減した。PIP3の豊富な膜は成長円錐内でダイナミックに動いており、PIP3の多寡と成長円錐の大きさ・動きは関連していた。以上に加えて、生理的なPIP3のイメージングと光スイッチを用いた実験を組み合わせることで、我々はPIP3が成長円錐においてエンドサイトーシスされていることを見出した。PIP3の上昇はエンドサイトーシスを増し、成長円錐の辺縁部におけるPIP3の濃度上昇は上方制御されているようであった。我々の得たデータから、神経細胞の発達過程におけるPIP3の主要な役割はactinベースの活発に動く成長円錐の部分を構築することであること、および、PIP3がエンドサイトーシスによって制御されるというPIP3の新規の制御メカニズムを提唱し、論文にまとめた。現在投稿中である。

前年度に引き続き、phosphatidylinositol-3 kinase(PI3K)の光スイッチを海馬培養神経細胞に導入し、局所的なphosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate(PIP3)産生による神経細胞の形態変化について検討を行った。PIP3を突起の先端で上昇させると、F-actinが増加し、成長円錐のサイズと動きが上昇した。この際、光刺激した突起以外の突起ではPIP3が逆に減少する、reciprocalな制御が達成されていることがわかった。神経細胞の突起の途中や細胞体においてPIP3を産生したところ、lamellipodiaを生じ、これが突起に沿って順行性あるいは逆行性に動く像が観察された。一方で、PIP3の上昇は突起を伸長させず、軸索を誘導することもなかった。また、PIP3の生理的な分布とダイナミクスを観察するため、光スイッチなしでのPIP3の動態をタイムラプス観察した。PIP3は神経の突起先端に多く、十分～数十分のオーダーで増減した。PIP3の豊富な膜は成長円錐内でダイナミックに動いており、PIP3の多寡と成長円錐の大きさ・動きは関連していた。以上に加えて、生理的なPIP3のイメージングと光スイッチを用いた実験を組み合わせることで、我々はPIP3が成長円錐においてエンドサイトーシスされていることを見出した。PIP3の上昇はエンドサイトーシスを増し、成長円錐の辺縁部におけるPIP3の濃度上昇は上方制御されているようであった。我々の得たデータから、神経細胞の発達過程におけるPIP3の主要な役割はactinベースの活発に動く成長円錐の部分を構築することであること、および、PIP3がエンドサイトーシスによって制御されるというPIP3の新規の制御メカニズムを提唱し、論文にまとめた。現在投稿中である。