真核細胞での解糖における振動をNADHイメージングよりモニター

内在性エネルギー代謝を長期間にわたってモニタリングすることで、細胞集団間のコミュニケーションを研究することができる。代謝物NADHを解糖の内在性マーカーとして用いることで、個々の細胞の動態をモニターし、その相互作用を研究することができます。解糖によるグルコースの消費とアルコール発酵により、代謝物が生成され、その一部が放出されます。酵母細胞間のカップリングは、細胞外培地を拡散するメッセンジャーであるアセトアルデヒドの放出と感知に依存しています。酵母細胞は、解糖の振動挙動とその代謝組織でよく知られています。メッセンジャー分子の交換により、すべての細胞が協調して振動する波や同調パターンが生じることがあります。この研究に不可欠なのは、NADHの微弱な蛍光を低強度の紫外線で励起できる超高感度検出系システムです。
 
 

 
 

(a) 細胞密度ρ=0.1%の酵母集団の集団NADH蛍光シグナルの時系列。760秒≦t≦1100秒で細胞内振動が部分的に同期しています。（b）各細胞の振動の相対振幅の推移、（c）その位相の推移。(b) と (c) では、時刻 t=900 s における細胞の位相に従ってソートされています。 (d) 細胞の瞬間周波数 fi の分布の発展、および (e) 個々の細胞の位相φi と集団のすべての細胞の平均位相Φとの位相差 Δϕi の分布。(f) オーダーパラメータRの時間依存性。視野の直径は169μmで、232個の細胞を宿主ホストとしました。グルコースはt=-158秒に細胞懸濁液に加えました。

 
 

発表論文

[1] Weber、A.、Zuschratter、W.＆Hauser、M.J.B. 酵母細胞集団における解糖振動の部分的同期 Sci Rep 10、19714（2020） https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.063603

[2] Weber、A.、Prokazov、Y.、Zuschratter、W.、Hauser、M.J.B. （2012）酵母細胞集団における解糖振動の非同期化 PLOS ONE 7（9）：e43276。 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.063603