生きたマウス脳内で蛍光亜鉛センサーを構築 ―脳内亜鉛イオン動態の記録と定量マッピング―

化学理工学専攻 浜地 格 教授（研究当時:合成・生物化学専攻 現:エネルギー理工学研究所 特任教授）、同 朱浩 青藍プログラム助教（研究当時、現：大阪大学産業技術研究所 助教）、同 坂本清志 ERATO特定准教授（研究当時、現：特定研究員）、同　中村圭佑 特定助教（研究当時、現：九州大学工学研究院 助教）、同 野中洋 ERATO特定准教授（研究当時、現：京都大学工学研究科　准教授）らの研究グループは、生きた動物脳内の神経伝達物質受容体上で蛍光性の亜鉛センサーを化学的に構築することで、刺激にともなってシナプス間隙に放出される亜鉛イオンの履歴を記録し、定量的なイメージング解析によって領域特異的にマッピングする新規手法を開発しました。
亜鉛は必須微量元素の一つで、我々が生命活動を維持する上で重要な役割を担っています。脳内では、遊離の亜鉛イオンが特定の興奮性シナプスにおいて、グルタミン酸とともにシナプス小胞に含まれ、神経活動依存的にシナプス間隙へと放出されます。放出された亜鉛イオンは神経伝達物質受容体との相互作用を介して、シナプス可塑性注1)や記憶・学習などの脳機能に関与すると考えられていますが、その詳細なメカニズムはわかっていません。今回、「脳内リガンド指向性化学」注2)と「クリック反応」注3)を組み合わせることで、亜鉛反応性の蛍光センサーを狙った受容体タンパク質上に構築することに成功し、その定量分析が正解で初めて実現しました。（図1）。この成果は、亜鉛が関与・調節する脳機能の理解や脳神経疾患のメカニズム解明につながると期待されます。

本研究成果は、2026 年 10 月 12 日に国際学術誌「Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America (PNAS) (米国科学アカデミー紀要)」にオンライン掲載されました。

研究詳細

生きたマウス脳内で蛍光亜鉛センサーを構築 ―脳内亜鉛イオン動態の記録と定量マッピング― 

研究者情報

• 浜地　格　　　京都大学教育研究活動データベース
• 坂本　清志　　京都大学教育研究活動データベース
• 野中　洋　　　京都大学教育研究活動データベース

論文情報

関連リンク

化学理工学専攻

エネルギー理工学研究所