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Analysis of contraction and expansion dynamics of actin stress fiber using diamond quantum sensing

Research Project

Project/Area Number 18J10796
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biophysics
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

源城 拓哉  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordsアクチンストレスファイバー / ダイヤモンド / 細胞膜 / ナノダイヤモンド / カルシウムイオン
Outline of Annual Research Achievements

ダイヤモンド計測方法を用いて、細胞膜の歪みを計測する研究を行った。その結果、細胞膜の歪みは細胞骨格を担うタンパク質の1つであるActinの重合による影響が大きいこと、 細胞膜の脂質分布により、細胞膜動態に差が生まれることを明らかにした。
まず、Actin重合による細胞膜動態への影響について報告する。細胞膜付近で起こるActin動態が細胞膜動態に反映されることが予想される。本年度は、Actinの重合が細胞膜動態に与える影響を計測した。その計測プローブとして、細胞膜を構成する脂質を認識するペプチドを表面に修飾したダイヤモンドを用いた。細胞膜動態は、細胞膜表面にラベルされたダイヤモンドの輝点の軌跡をもとに解析した。Actinの重合阻害剤を添加した後、動態の変化を計測した結果、75 %程度動きが抑制された。
次に細胞膜脂質分布の違いによる細胞膜動態への影響について報告する。細胞膜の脂質分布は、細胞膜の曲率に影響する。脂質分布を制御することにより、Actinの重合による細胞膜の形状変化に影響が現れると考えられる。細胞膜内外にて脂質の輸送を担う膜タンパク質の欠損により、脂質分布を変えた細胞を用意した。細胞膜の曲率変化を可視化するため、 前年度に確立したダイヤモンドを用いた回転運動を計測する手法を利用した。その結果、欠損なし細胞の最大の歪みは 47.4 ± 4.0度であったのに対し、欠損あり細胞では29.7 ± 4.3 度であるという差がみられた。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Nanodiamonds for bioapplications?specific targeting strategies2020

    • Author(s)
      Terada Daiki、Genjo Takuya、Segawa Takuya F.、Igarashi Ryuji、Shirakawa Masahiro
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects

      Volume: 1864 Issue: 2 Pages: 129354-129354

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2019.04.019

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quantitative analysis of cytoskeletal dynamics using nanodiamonds2019

    • Author(s)
      Genjo, T., Igarashi, R.,and Shirakawa, M.
    • Organizer
      30th International conference on diamond and carbon materials
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ダイヤモンド量子センサを用いた生体分子の定量的動態計測2019

    • Author(s)
      源城拓哉、五十嵐龍治、白川昌宏
    • Organizer
      定量生物学の会第九回年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイヤモンド量子センサーを用いたアクチン細胞骨格のin vitro動態計測2018

    • Author(s)
      源城拓哉、五十嵐龍治、藤原郁子、原田慶恵、白川昌宏
    • Organizer
      量子生命科学研究会第2回学術集会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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