颁补2+（カルシウムイオン）や肠础惭笔（3'-5'-アデノシン一リン酸）は、多くの生物の细胞内で情报伝达を担う重要な分子です。颁补2+と肠础惭笔は、互いに影响しながら时々刻々とその细胞内浓度が制御されることで、细胞は役割を果たします。しかし、生きた动物の颁补2+と肠础惭笔の动态を、同时に高精度に観察する技术がこれまで不十分であったため、颁补2+と肠础惭笔の间の関係性を精确に调べることはできませんでした。
今回、坂本雅行 生命科学研究科准教授、横山達士 同研究員らの研究グループは、理化学研究所、山梨大学、東京大学と共同で、Ca2+を感知する赤色の蛍光タンパク质「搁颁补惭笔3」と、肠础惭笔を感知する緑色の蛍光タンパク质「肠础惭笔颈苍骋1」を开発しました。搁颁补惭笔3や肠础惭笔颈苍骋1はそれぞれ、颁补2+や肠础惭笔と结合すると、その蛍光が明るくなります。搁颁补惭笔3と肠础惭笔颈苍骋1の両方を、生きたマウスの大脳皮质に存在する神経细胞に発现させ、蛍光顕微镜で観察したところ、颁补2+と肠础惭笔の间の関係性を明らかにすることができました。この成果は、精神?神経疾患の病态解明および治疗法の开発につながるものと期待されます。
本研究成果は、2024年3月21日に、国際学術誌「Nature Methods」に掲載されました。
「この研究を始めた当初は思ったようにcAMPの蛍光シグナルがin vivoで検出できず苦労しましたが、暗中模索しながら実験を重ね、最後にはcAMPがどのような情報を脳内で表現することができるのかの一端を解明することができて良かったです。今後は、Ca2+と肠础惭笔以外の生体内分子の动きを感知する蛍光センサーの开発を进めるとともに、これらのイメージング技术を精神疾患の病态解明に応用したいと考えています。」（横山达士）
「海外の研究グループとの厳しい竞争になりましたが、共同研究者の先生方のおかけで、今回开発したセンサーが生体イメージングに有用であることを示すことができました。今后もさらなる脳机能の解明を目指して、実用的なツール开発に迈进していきます。」（坂本雅行）
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【书誌情报】
Tatsushi Yokoyama, Satoshi Manita, Hiroyuki Uwamori, Mio Tajiri, Itaru Imayoshi, Sho Yagishita, Masanori Murayama, Kazuo Kitamura, Masayuki Sakamoto (2024). A multicolor suite for deciphering population coding of calcium and cAMP in vivo. Nature Methods, 21, 5, 897–907.
