細胞膜動態に着目した神経系前駆細胞核運動の機構解明

以细胞膜动力学为重点阐明神经系统祖细胞核运动机制

基本信息

批准号：
20K07223
负责人：
篠田友靖
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

大脳原基を構成する主な細胞であり、かつ将来の成熟脳の興奮性神経細胞やアストロサイトを生み出す神経系前駆細胞は、脳膜から脳室面まで達する極めて細長い構造を有し、細胞体のほとんどを核が占めている。核は細胞周期に応じて細長い細胞の中を動くことがすでに判っており、細胞骨格とそのモータータンパクが核を「運ぶ」、もしくは周囲の細胞の細胞体(核)に「押されて動く」とされている。ところが申請者の先行研究で核に直接外力を加えた結果、予想外に核が動きにくいことが明らかになった。この結果から、申請者は核周囲の細胞膜自体が核の進行方向に流動しているのではないかと考え、細胞膜・核の物性の観点、および細胞膜の「流れ」という観点で、核を動かす「力」そのものに着目し前駆細胞の核運動の本質を問うことにした。本年度は核を取り囲む細胞膜の流動が実際に存在するのかどうかを検証した。<1>前年度に手技を確立したマイクロインジェクション用のマイクロマニピュレーターを使って、顕微鏡観察下でキャピラリー先端の「筒部分」を神経系前駆細胞に押し当てて保持する方法を用いて、細胞核が「進む」力の値を計測した。キャピラリーをさらに改良した結果、誤差は多いながらも力の値を測定することに成功したと思われる。<2>前駆細胞の細胞核を包むように存在する細胞膜の流動の有無を調べるために、細胞膜局在型GFPで標識した細胞膜をフェムト秒パルスレーザー照射で脱色し、核の進行方向と細胞膜の流動性の関係性を検証した。

神经系统祖细胞是构成大脑原基并产生未来成人大脑的兴奋性神经元和星形胶质细胞的主要细胞，具有极其细长的结构，从脑膜延伸到脑室表面和细胞体。细胞核占大部分众所周知，细胞核根据细胞周期在细长的细胞内移动，细胞骨架及其运动蛋白“携带”细胞核，或者被周围细胞的细胞体（细胞核）“推动”。说然而，在申请人先前的研究中，当外力直接施加于细胞核时，发现细胞核意外地难以移动。基于这一结果，申请人认为细胞核周围的细胞膜本身可能是朝着核前进的方向流动的，并且从细胞膜和细胞核的物理性质以及细胞核的“流动”来看。细胞膜，申请人认为细胞核本身周围的细胞膜沿着细胞核运动的方向流动，我们决定关注“力”本身并质疑祖细胞中核运动的本质。今年，我们验证了细胞核周围的细胞膜的流动性是否确实存在。 <1>使用我们在前一年建立的技术的显微注射用显微操作器，测量细胞核“前进”的力的值。由于对毛细管进行了进一步改进，尽管存在许多误差，但他们似乎能够成功测量力值。 <2>为了研究祖细胞的细胞核周围的细胞膜是否存在流动性，我们使用飞秒脉冲激光照射对标记有细胞膜定位GFP的细胞膜进行脱色，并确定了流动方向。我们验证了核运动和细胞膜的流动性之间的关系。