３次元分子配向観察法の開発と細胞内微細構造ダイナミクス研究への応用
| Project/Area Number |
18K19962
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Home-Returning Researcher Development Research)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
谷 知己 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (80332378)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥61,100,000 (Direct Cost: ¥47,000,000、Indirect Cost: ¥14,100,000)
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| Keywords | ライブイメージング / 蛍光顕微鏡 / 蛍光1分子観察 / 蛍光偏光 / ライトシート顕微鏡 / バイオイメージング / １分子観察 / 生体分子構造変化 / 偏光顕微鏡 / 1分子観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
真核生物細胞の生命活動を担うオルガネラなどの様々な細胞内微細構造は、光学顕微鏡の解像度よりもはるかに細かい内部構造を持つ。近年の超解像顕微鏡法の開発により、これらの内部構造が生きた細胞で観察できるようになった。その中で立ち遅れているのは、ナノスケールの分子構造変化やその時系列ダイナミクスを生細胞で観察する技術である。本研究の目的は、タンパク質の構造変化を３次元で、生きた細胞の中で観察する超解像顕微鏡法の開発である。本研究では、偏光光学系とデジタル画像解析によって、蛍光標識されたタンパク質の３次元方向とその時間変化を生きた細胞内で観察する顕微鏡システムを開発する。本年度は、前年度までに確立した分子配向観察用ライトシート蛍光顕微鏡システムを、個体丸ごと観察に適用するための試料操作法および３次元画像取得法の確立を目指した。In vivoの生体まるごと観察に適した孵化後1-2週間のメダカ稚魚や、成体でも全長が10ミリ程度のダニオネラをモデルとして、個体全体の３次元観察するための生体保持法および３次元断層撮影のためのスキャニングシステムの開発を試みた。肉薄のフッ素樹脂チューブ内に封入した観察個体をピエゾアクチュエーターで観察光軸方向に高速で繰り返しスキャンすることにより、個体内組織の細胞内構造を３次元観察する。観察個体の保持方法、スキャニング速度およびスキャン幅の最適化を進める。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和4年9月末までに、ゼブラフィッシュやメダカ等の小型魚類の個体内部や、マウス脳スライスなどの単離組織、オルガノイドや３次元培養細胞など、厚みがある生体試料内の細胞における分子配向観察が可能となり、オルガノイドやスフェロイドにおける膜裏打ち細胞骨格分子の分子配向断層観察結果を生物物理学会年会等で発表した。しかしながら焦点平面を３次元生体試料内で光軸方向にずらしながら撮影するために必要なピエゾアクチュエーターの納品が昨今のCOVID19による半導体不足の影響で1年以上遅れて令和5年3月の納品となったため、本来の最終年度である令和4年度内の装置完成と応用例の取得には至らなかった。このため、最終年度を1年延長する申請をおこない、顕微鏡システムの本格的な応用は次年度に持ち越すことになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年9月末までに、ゼブラフィッシュやメダカ等の小型魚類の個体内部や、マウス脳スライスなどの単離組織、オルガノイドや３次元培養細胞など、厚みがある生体試料内の細胞における分子配向観察が可能となり、オルガノイドやスフェロイドにおける膜裏打ち細胞骨格分子の分子配向断層観察結果を生物物理学会年会等で発表した。しかしながら焦点平面を３次元生体試料内で光軸方向にずらしながら撮影するために必要なピエゾアクチュエーターの納品が昨今のCOVID19による半導体不足の影響で1年以上遅れて令和5年3月の納品となったため、本来の最終年度である令和4年度内の装置完成と応用例の取得には至らなかった。このため、最終年度を1年延長する申請をおこない、顕微鏡システムの本格的な応用は次年度に持ち越すことになった。
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Report
(4 results)
Research Products
(22 results)
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[Journal Article] POLArIS, a versatile probe for molecular orientation, revealed actin filaments associated with microtubule asters in early embryos2021
Author(s)
Sugizaki A, Sato K, Chiba K, Saito K, Kawagishi M, Tomabechi Y, Mehta S, Ishii H, Sakai N, Shirouzu M, Tani T, Terada S
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci USA
Volume: 118
Issue: 11
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A composition-dependent molecular clutch between T cell signaling condensates and actin2019
Author(s)
Ditlev, JA., Vega, AR., Köster, DV Su, X., Tani, T., Lakoduk, AM., Vale, RD ; Mayor, S., Jaqaman, K., Rosen, MK
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Journal Title
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Single nucleosome imaging reveals loose genome chromatin networks via active RNA polymerase II2019
Author(s)
R Nagashima, K Hibino, SS Ashwin, M Babokhov, S Fujishiro, R Imai, T Nozaki, S Tamura, T Tani, H Kimura, M Shribak, MT Kanemaki, M Sasai, K Maeshima
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Journal Title
Journal of Cell Biology
Volume: 218
Issue: 5
Pages: 1511-1530
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Pectin chemistry and cellulose crystallinity govern pavement cell morphogenesis in a multi-step mechanism2019
Author(s)
Altartouri, B., Bidhendi, AJ., Tani, T., Suzuki, J., Conrad, C., Chebli, Y., Liu, N., Karunakaran, C., Scarcelli, G., Geitmann, A.
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Journal Title
Plant physiology
Volume: 181
Issue: 1
Pages: 127-141
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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