大阪医科薬科大学
研究のポイント
- 細胞膜に生じる電位差（膜電位）用語１によって、細胞の増殖が制御されていた
- 細胞増殖の制御を司る分子ERK用語2活性が、膜電位によって制御を受けていた
- この成果は、細胞内における分子の働きをリアルタイムで観測することによって、明らかになった
研究の概要
大阪医科薬科大学 （大阪府高槻市 学長：佐野浩一） 医学部 生理学教室の佐々木真理講師らは、膜電位が細胞増殖を制御
していることをリアルタイムイメージング用語3という手法を用いることによって明らかにした。
これまでは、成長因子と呼ばれる物質が、細胞表面にある受容体に結合することにより「分裂せよ」という指令が細胞内に送られ、細胞が増殖すると考えられてきた。この時、指令を受け取るのがERKという分子である。今回、この成長因子膜電位とよばれる電気信号によってもERKが活性化し、その結果として、細胞の増殖が制御されていることがわかった。（図１／図２）
この結果は、ERKの活性をリアルタイムで、顕微鏡で観測することによって、明らかとなったものである。
研究の背景
膜電位とは、細胞内と細胞外の間に生じる電位差のことで、通常細胞内は細胞外に対して負に荷電していることは分かっていた。また神経細胞や筋肉では活動電位用語4と呼ばれる電気信号が、遠くの細胞へ素早く情報を伝えるために使われていることも分かっていたが、活動電位以外の膜電位の生理的な役割はほとんどわかっていなかった。今回、膜電位という電気的なシグナルが、細胞の分裂を制御していることが明らかとなった。本研究が社会に与える影響
ガン治療における分子標的薬の多くは、細胞の増殖を止めるために、増殖因子経路を止める目的で使われている。今回の研究により、細胞の増殖制御に電気的な信号が利用されていることがわかった。今後、さらに研究を続けていくことで細胞増殖のコントロールにおいて、新たな治療戦略が生まれる可能性がある。
用語説明
用語1 膜電位： 細胞の形質膜を隔てた細胞内外の間の電位差用語2 ERK： Extracellular signal-Regulated Kinase 細胞外シグナル制御キナーゼとも呼ばれ細胞の分裂を制御していることが知られている。
用語3 リアルタイムイメージング： 細胞が生きたままの状態でビデオのように経時的に顕微鏡で観測する手法のこと。実際に生きた細胞の中で起こる現象をとらえることができる。
用語4 活動電位： 神経や筋肉細胞において発生する非常に大きな膜電位変化のこと。神経細胞は、すばやく遠くへ情報を伝えるためにこのような電気的なシグナルと利用している。
用語5 脱分極： 正方向への膜電位変化のこと。
研究者のコメント
これまで膜電位の役割といえば、神経や筋肉における活動電位くらいしか知られていなかった。今回の研究で、生命体を形成し、維持するにあたって最も基本的な細胞活動である‘細胞増殖’に電気的なシグナルが利用されていることが分かった。これまであまり分かっていなかった活動電位以外の膜電位の役割について関心が集まり、膜電位の新たな生理的役割が解明されていくことが期待される。生命にはまだまだ分かっていないことがたくさんあり、そのような基礎的なことを一つ一つ地道に明らかにしていくことによってのみ、最終的に医療へ結びつくと信じている。特記事項
本研究は2024年10月22日にeLife に掲載されました。
https://doi.org/10.7554/eLife.101613.1
タイトル ： Membrane potential modulates ERK activity and cell proliferation
著 者 ： Mari Sasaki、Masanobu Nakahara、Takuya Hashiguchi、Fumihito Ono
佐々木 真理 （大阪医科薬科大学 医学部 生理学教室 講師）
中原 征宣 （大阪医科薬科大学 医学部学生（当時））
橋口 卓弥 （大阪医科薬科大学 医学部学生（当時））
小野 富三人 （大阪医科薬科大学 医学部 生理学教室 教授）
本件に関するお問い合わせ
研究内容について
大阪医科薬科大学 医学部 生理学教室
講師 佐々木 真理
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