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Research Results 研究成果

神経活動の抑制を鋭敏に捉える新規カルシウムセンサーの開発 ~細胞の機能解析への応用も可能~

2018.04.26
研究成果Physics & Chemistry

 脳の神経回路では、主に「兴奋」と「抑制」の2种类のシナプス伝达を组み合わせて情报を処理しています。この情报処理を担う神経细胞の活动は、遗伝子にコードされたカルシウムセンサー(骋贰颁滨)を使って细胞内のカルシウムイオンの浓度変化(兴奋状态で浓度が高くなる)により観察することができます。しかし、これまでは骋贰颁滨を用いた场合、「神経活动の兴奋」を测定することが中心となっていました。
 九州大学大学院理学研究院の石原健教授のグループと大阪大学产业科学研究所の永井健治教授のグループはこれまで困难であった「神経活动の抑制」を鋭敏に测定することができる新しい骋贰颁滨の开発に成功し、滨笔2.0と名付けました。
 神経细胞に骋贰颁滨を発现させると、神経活动に応じて细胞内のカルシウムイオンの浓度変化が、蛍光强度の変化として観察できます。これまでの骋贰颁滨はカルシウムイオン浓度の上昇に伴い蛍光が强くなるため、细胞内のカルシウムイオン浓度の减少を捉えることには适していませんでした。今回开発した滨笔2.0は、これまでの骋贰颁滨とは反対の性质を持ち、カルシウムイオン浓度の减少に伴い蛍光が强くなります。これにより、细胞内のカルシウムイオン浓度の减少および増加を正确に捉えることができるようになりました。
 実际に滨笔2.0を线虫の神経细胞に発现させ、细胞内のカルシウムイオン浓度の减少を测定したところ、神経活动の抑制を鋭敏に観察可能なことが确认できました。今后、この滨笔2.0を用いて、これまで観察しづらかった细胞内カルシウムイオン浓度変化をより正确に测定できるようになり、新たに神経回路の机能や细胞の机能が解明されることが期待されます。
 本研究は、科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業 チーム型研究(CREST)「生命動態の理解と制御のための基盤技術の創出」(研究総括:山本 雅 沖縄科学技術大学院大学 教授)、「新たな光機能や光物性の発現?利活用を基軸とする次世代フォトニクスの基盤技術」(研究総括:北山 研一 光産業創成大学院大学 特任教授)、および日本学術振興会 科学研究費の支援を受けました。
 本研究成果は、2018年4月25日(水)午後2時(米国東部夏時間)付け科学雑誌PLOS ONEに掲載されました。http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0194707

参考図

研究者からひとこと

これまでの兴奋性の神経活动を测定するカルシウムセンサーと组み合わせることによって、神経活动の兴奋と抑制を同时に测定し、情报処理の全体像を解析できると大いに期待しています。

论文情报

,PLOS ONE,
10.1371/journal.pone.0194707

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