| Project/Area Number |
22K19334
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
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| Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University |
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Principal Investigator |
Kusumi Akihiro 沖縄科学技術大学院大学, 膜協同性ユニット, 教授 (50169992)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
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| Keywords | 超高速・超高感度蛍光顕微鏡 / 偏光解消 / アクチン膜骨格 / 神経膜拡散障壁 / 軸索起始部 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の第一の目的は、超速・超高感度・偏光解消顕微鏡を開発することである。我々は既に世界最速の1蛍光分子顕微鏡を開発しているが、この装置をもとに、偏光解消をマッピングして画像化する装置を開発する。
第二の目的は、膜分子のコンパートメント間のホップが、膜骨格の揺らぎ+短時間の切断と相関するかどうかを解明することである。
第三の目的は、開発した装置と、第二の目的での成果を元に、神経細胞軸索起始部の細胞膜の拡散障壁の成因を解明することである。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study aimed to develop an ultrafast, highly sensitive, depolarizing microscope, investigate the correlation between the hopping motion of membrane molecules and fluctuations in the actin cytoskeleton (which forms membrane compartments), and elucidate the causes of diffusion barriers in the axonal initial segments of neuronal cells. The newly developed microscope enabled polarized and annular illumination, allowing simultaneous observation of the cytoskeleton and membrane molecules. Furthermore, it rapidly mapped the fluctuations of actin fibers and precisely mapped the diffusion movements of molecules on the cell membrane. Notably, it also revealed the dynamics of lipid-anchored molecules that overcome the diffusion barriers in the neuronal axon initial segments, providing detailed insights into their mechanisms.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究で開発された超高速・超高感度顕微鏡と、その画像に基づく画像相関法による揺らぎや拡散運動のマッピング画像は、細胞膜と膜骨格の相互作用などを詳細に観察することを可能にしたもので、細胞生物学の研究に大きな寄与をもたらす可能性がある。この技術は、細胞の生理的状態や病態を理解する上での重要な手段となる。さらに、この顕微鏡技術の応用は医学、生物学のみならず、材料科学など他分野においても新たな展開を見せる可能性がある。特に、神経細胞の軸索起始部における拡散障壁の解明は、神経細胞膜上の分子の分布の制御機構の解明に繋がるもので、神経疾患の原因や治療法開発に貢献することが期待される。
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