| Project/Area Number |
19K06593
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43040:Biophysics-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
須河 光弘 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (80626383)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢島 潤一郎 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (00453499)
道上 達男 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (10282724)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | アクチン / FRET / 偏光 / 構造多型 / 構造変化 / 細胞骨格 / 蛍光イメージング / ライブセルイメージング |
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| Outline of Research at the Start |
アクチンは、アクチン同士で連結（重合）することで細胞の骨格として働き、細胞活動に不可欠なタンパク質の１つです。最新の研究によると、重合したアクチン内部では、個々のアクチン分子の形は均一ではなく、あるアクチン分子の構造が変化すると周りのアクチン分子にもそれが伝播して形を変え得ることが示唆されています。しかし、従来の研究方法ではこれを実証できませんでした。そこで、申請者が開発した偏光FRET法を用いて、細胞内でのアクチンの局在や配向だけでなく構造の変化もイメージングすることにより、細胞内で働いているアクチンのあらゆる動きを捉え、構造と機能の相関を解明していきます。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年のアクチン研究により作業仮説「細胞内の重合化アクチンは、様々なアクチン結合タンパクが結合解離するのに伴ってアクチン分子の構造が変化し（構造多形性）、その構造変化が近傍のアクチンに伝播して、特定のアクチン結合タンパクに対する親和性が局所的に変化している（アロステリック効果）」が生まれた。しかし、従来のセルイメージング法ではこの作業仮説を検証できない。そこで、開発課題「細胞内のアクチンの構造変化を１分子レベルでイメージングできるイメージング技術」が生まれた。この課題に対し、申請者が開発した偏光FRET法をライブセルイメージングに応用して、細胞内でのアクチンの局在、運動、配向そしてGF変換に伴う構造変化を計測することで、開発課題をクリアし、作業仮説を検証することを目指した。そこで、偏光FRET法を着想した。偏光FRET法は、FRETの理論に基づいて、偏光したドナーとアクセプターの相対角度の変化をFRETで捉える方法である。この方法であれば重合・脱重合に伴うアクチンの構造の「ねじれ」を検出することもできると期待された。蛍光を偏光させる方法は、αヘリックスにCys変異を２箇所導入し、SH 基反応性のbifucntional dyeを修飾するというものである。これまでの研究でCy5(Cy3)-bis-maleimideを合成し、これらの蛍光色素を修飾したアクチン（偏光FRETアクチン）を作成し、偏光FRETアクチンをHeLa細胞内にエレクトロポレーションで導入して、ライブセルイメージングを行うことに成功した。蛍光偏光の安定性など解決すべき課題が残っているものの一定の成果は得られたと考えている。
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