糖心破解版

二种类のシナプス入力に伴うカルシウムイオン（颁补2+）の流れ
（左）シナプス入力に伴い生じた低浓度领域に、周囲から颁补²⁺が拡散することで补充される。（右）また别のシナプス入力においては、小胞体上の颁补²⁺ポンプにより、细胞质から颁补²⁺が取り込まれ、それが蓄积され一定时间维持される。
© 2015 東京大学 飯野研究室

东京大学大学院医学系研究科の饭野正光教授と大久保洋平讲师らの研究グループは、代表的な细胞内の情报伝达物质であるカルシウムイオンが、细胞内小器官である小胞体の内部において移动／蓄积される様子を可视化することに成功しました。本研究で确立した可视化技术が、疾患机序の解明や治疗薬开発へ応用されることが期待されます。

カルシウムイオンは、筋肉の収缩から记忆?学习に至る様々な机能の制御に関与しています。カルシウムイオンの主要な供给源として、小胞体が挙げられます。小胞体は细胞内に细い管状のネットワークを张り巡らせています。小胞体内部には高浓度のカルシウムイオンが贮蔵されており、细胞外からの刺激に応じて放出されます。しかしこれまで小胞体内部のカルシウムイオンの动きを解析する手法が乏しく、不明な点が多く残されていました。

そこで本研究グループは、小胞体内部のカルシウムイオンのみを検出し可视化するための蛍光プローブである骋-颁贰笔滨础1别谤を新规に开発し、それを脳内の神経细胞に用いました。蛍光画像の解析により、シナプス入力に伴いカルシウムイオンが局所で枯渇し、その后速やかに周囲からの拡散により补充されることが明らかとなりました。また别种のシナプス入力に対しては、细胞外から流入したカルシウムイオンが小胞体に一定时间蓄积され加算されることがわかりました。以上より、小胞体のパイプラインおよび挥発性メモリとしての机能を通じて、神経细胞が入力に対して反応することが明らかになりました。

「细胞内の情报伝达の根干であるカルシウムイオンの制御机构の基盘を明らかにすることは、细胞机能の基本的な理解に留まらず、疾患の机序解明に繋がる可能性があります」と大久保讲师は话します。「神経変性疾患では、小胞体を含めた细胞内カルシウムの恒常性が破绽している可能性が示唆されています」。

论文情报

Yohei Okubo, Junji Suzuki, Kazunori Kanemaru, Naotoshi Nakamura, Tatsuo Shibata and Masamitsu Iino, "Visualization of Ca²⁺ filling mechanisms upon synaptic inputs in the endoplasmic reticulum of cerebellar Purkinje cells", The Journal of Neuroscience 35(48) 15837-15846: 2015/12/2 (Japan time), doi:10.1523/JNEUROSCI.3487-15.2015.
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