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Development of a novel fluorescence polarization imaging method and its cell biological applications

Research Project

Project/Area Number 20H03412
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 48010:Anatomy-related
Research InstitutionTokyo Medical and Dental University

Principal Investigator

Terada Sumio  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (00262022)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 川岸 将彦  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (60323606)
齊藤 健太  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (60374659)
佐藤 啓介  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (60644044)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥13,130,000 (Direct Cost: ¥10,100,000、Indirect Cost: ¥3,030,000)
Keywords蛍光偏光 / 細胞骨格 / 細胞学 / 顕微分光法
Outline of Research at the Start

我々の開発した新規蛍光標識技術を発展させ、従来不可能であった汎用性の高い蛍光偏光イメージングを実現する。同標識法により細胞内蛍光偏光イメージングをサブマイクロメートルスケール・ミリ秒単位の空間・時間スケールで実現する環境を開発・整備し、先駆けとなる応用成果を挙げることを目指す。具体的には細胞内蛍光偏光イメージングに至適化した顕微鏡セットアップと、汎用性と信号強度を強化した標識プローブを開発する。これらにより解明の進んでいない細胞骨格動態のその場観察を行い、その制御機構の解明を目指す。

Outline of Final Research Achievements

Fluorescence polarization allows detailed analysis of both orientations and positions of biomolecules at a single molecule level. We have developed a novel labeling method for fluorescence polarization imaging and investigated its usefulness in cell biology. We have successfully discovered previously unknown dynamics of actin-related structures in starfish oocytes by using a probe for actin. We also succeeded in improvements of the probe for multicolor imaging along with modifications of microscope settings.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

新規開発に成功した標識法は、本研究計画の成果である多色化等の改良により、汎用性が向上し、将来的に蛍光偏光を利用した生命科学領域におけるイメージングや計測の応用可能性が拡張された。また、細胞骨格分子を標的とした私たちのグループの応用例の成果から明らかなように、学術的意義を有する知見の蓄積が期待できる。細胞生物学、生物物理学、発生生物学の他、基礎生命科学から蛍光計測を利用する応用生命科学まで、広範囲の応用成果が見込まれ、その社会的意義は大きい。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 5 results) Remarks (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] ウッズホール海洋生物学研究所/CZ Biohub(米国)

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  • [Journal Article] Development of nanobody-based POLArIS orientation probes enabled multi-color/multi-target orientation imaging in living cells2021

    • Author(s)
      Nakai Nori, Sato Keisuke, Tani Tomomi, Kawagishi Masahiko, Ka Hiromasa, Saito Kenta, Terada Sumio.
    • Journal Title

      BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS

      Volume: 565 Pages: 50-56

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.05.088

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [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
    • Journal Title

      Proc Natl Acad Sci USA

      Volume: 118 Issue: 11

    • DOI

      10.1073/pnas.2019071118

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of POLArIS, a versatile probe for multi-color/multi-target orientation imaging in living cells.2022

    • Author(s)
      Keisuke Sato, Nori Nakai-Kadowaki, Ayana Sugizaki, Kazuyoshi Chiba, Kenta Saito, Masahiko Kawagishi, Yuri Tomabechi, Shalin B. Mehta, Hirokazu Ishii, Naoki Sakai, Hiromasa Ka, Mikako Shirouzu, Tomomi Tani, Sumio Terada.
    • Organizer
      Cell Bio 2022
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Expanded repertoire of POLArIS, a versatile fluorescent probe for molecular orientation.2022

    • Author(s)
      Nori Nakai, Keisuke Sato, Tomomi Tani, Masahiko Kawagishi, Hiromasa Ka, Kenta Saito, Sumio Terada.
    • Organizer
      Biophysical Society 66th Annual Meeting
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 蛍光色や偏光方向を選択可能な汎用的分子配向プローブ Nanobody-based POLArIS の開発2022

    • Author(s)
      中井-門脇 紀, 佐藤 啓介, 谷 知己, 川岸 将彦, 夏 博正, 齊藤 健太, 寺田 純雄
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      第 60 回日本生物物理学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子配向プローブ Nanobody-based POLArIS の開発と、それによる多色/多標的の分子配向イメージング2022

    • Author(s)
      門脇(中井)紀, 佐藤 啓介, 谷 知己, 川岸 将彦, 夏 博正, 齊藤 健太, 寺田 純雄
    • Organizer
      第 74 回日本細胞生物学会大会
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  • [Presentation] ユ ニバーサル分子配向プローブ POLArIS の開発と生細胞内アクチン動態解析への応用2022

    • Author(s)
      佐藤 啓介, 杉﨑 綾奈, 千葉 和義, 齊藤 健太, 川岸 将彦,Shalin B. Mehta, 白水 美香子, 谷 知己, 寺田 純雄
    • Organizer
      第 74 回日本細胞生物学会大会
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  • [Presentation] Nanobody を利用した蛍光偏光ライブイメージングのためのプローブ Nanobody-based POLArIS の開発2022

    • Author(s)
      中井 紀, 佐藤 啓介, 谷 知己, 川岸 将彦, 夏 博正, 齊藤 健太, 寺田 純雄
    • Organizer
      第 127 回 日本解剖学会総会・全国学術集会
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  • [Presentation] 生体分子の配向を可視化する蛍光プローブの開発と応用2022

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      寺田 純雄
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      一般社団法人レーザー学会学術講演会 第 42 回年次大会
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  • [Presentation] ユニバーサル分子配向プローブ POLArIS の開発と細胞骨格動態解析への応用2022

    • Author(s)
      佐藤 啓介, 杉﨑 綾奈, 千葉 和義, 齊藤 健太, 川岸 将彦, Shalin B. Mehta, 白水 美香子, 谷 知己, 寺田 純雄
    • Organizer
      生体運動研究合同班会議
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  • [Presentation] EXPANDED REPERTOIRE OF POLArIS, A VERSATILE FLUORESCENT PROBE FOR MOLECULAR ORIENTATION.2022

    • Author(s)
      Sumio Terada他
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      The 66th Biophysical Society Annual Meeting
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  • [Presentation] Nonobodyを利用した蛍光偏光ライブイメージングのためのプローブNonobody-based POLArISの開発2022

    • Author(s)
      中井紀ほか
    • Organizer
      第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ユニバーサル分子配向プローブPOLArISの開発と細胞骨格動態解析への応用2022

    • Author(s)
      佐藤啓介ほか
    • Organizer
      生体運動研究合同班会議
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 生体分子の配向を可視化する蛍光プローブの開発と応用2022

    • Author(s)
      寺田純雄
    • Organizer
      日本レーザー学会
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    • Invited
  • [Presentation] 蛍光偏光で見る細胞皮層アクチンの配向ダイナミクス2022

    • Author(s)
      谷知己ほか
    • Organizer
      生体運動研究合同班会議
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 論文賞授賞講演2021

    • Author(s)
      寺田純雄
    • Organizer
      日本顕微鏡学会
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  • [Presentation] F-actin特異的分子配向プローブPOLArISactの開発と評価2021

    • Author(s)
      佐藤啓介、杉﨑綾奈、齊藤健太、Shalin B. Mehta、白水美香子、谷知己、寺田純雄
    • Organizer
      第128回日本解剖学会総会・全国学術集会/第98回日本生理学会大会
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  • [Presentation] ヒトデ初期発生の有糸分裂においてアクチン線維は微小管星状体と関連して放射状に伸長する2021

    • Author(s)
      杉﨑綾奈、佐藤啓介、千葉和義、川岸将彦、寺田純雄
    • Organizer
      第128回日本解剖学会総会・全国学術集会/第98回日本生理学会大会
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  • [Presentation] 新規汎用蛍光偏光プローブPOLArISの開発とライブイメージングへの応用2021

    • Author(s)
      寺田純雄
    • Organizer
      第128回日本解剖学会総会・全国学術集会/第98回日本生理学会大会
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      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 英文誌"Microscopy"が選ん だ顕微鏡ホットトピック Genetically encoded orientation probes for F-actin for fluorescence polarization microscopy.2020

    • Author(s)
      中井紀、寺田純雄
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第63回シンポジウム顕微鏡オンラ インフォーラム2020
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  • [Remarks] TMDU Research Activities 2021-2022

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=6V5Y59CUZV0

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  • [Remarks] 新規蛍光顕微観測を実現する蛍光標識技術ポラリス法の開発

    • URL

      https://www.tmd.ac.jp/press-release/20210312_1/

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    • URL

      https://www.tmd.ac.jp/english/press-release/20210312_1/

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 抗原結合タンパク質と蛍光タンパク質または蛍光標識されるタグタンパク質との融合タン パク質2021

    • Inventor(s)
      寺田純雄:佐藤啓介:中井紀:齊藤健太:川岸将彦
    • Industrial Property Rights Holder
      寺田純雄:佐藤啓介:中井紀:齊藤健太:川岸将彦
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2021
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    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 抗原結合タンパク質と蛍光タンパク質または蛍光標識されるタグタンパク質との融合タン パク質2021

    • Inventor(s)
      寺田純雄:佐藤啓介:中井紀:齊藤健太:川岸将彦
    • Industrial Property Rights Holder
      寺田純雄:佐藤啓介:中井紀:齊藤健太:川岸将彦
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Overseas

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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