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細胞内でのタンパク質複合体の多重染色超解像イメージング

Publicly Offered Research

Project AreaNovel measurement techniques for visualizing 'live' protein molecules at work
Project/Area Number 15H01635
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

木内 泰  京都大学, 医学研究科, 准教授 (70443984)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2015: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Keywords超解像顕微鏡 / タンパク質複合体 / 超解像顕微鏡法 / 細胞骨格 / 接着斑
Outline of Annual Research Achievements

細胞膜上の受容体は、リガンドと結合すると様々なシグナル伝達分子と複合体を形成する。その後、細胞内にエンドサイトーシスされ、リソソームに送られ分解されるか、再び細胞膜に送られリサイクルされる。この一連の過程で、受容体とシグナル伝達分子で形成されるタンパク質複合体は、細胞膜近傍やエンドソーム、小胞体といった場所ごとにその複合体の構成分子が変化し、細胞内にシグナルを伝えると考えられている。そこで受容体複合体の構成を3次元的に解析するため、3次元超解像イメージングの構築を試みた。研究代表者が開発した高密度・多重染色超解像顕微鏡法IRISでは、標的に結合解離する蛍光プローブを用いて、標的を標識する。結合解離プローブによる標識は、標的に強く結合した蛍光抗体や蛍光タンパク質と異なり、蛍光退色によるシグナルの消失がない。このためIRIS方式の超解像顕微鏡法は、多数枚の画像が必要になる3次元超解像を得るのに適している。まずTIRF照明とEpi照明を組み合わせることで、カバーガラス近傍(約200 nmの高さ)のアクチン細胞骨格、微小管、中間径フィラメントの3次元超解像画像を再構築した。接着斑やアクチンストレスファイバーと重なっている微小管の中には、その高さが100 nmほど上にあがっている様子が観察された。さらにライトシート状のレーザーを斜めに照射するHILO様照明を用いることで、カバーガラスから数μm以上の高さでも観察できる3次元IRIS超解像イメージングを構築した。この照明方法で細胞頭頂部(高さ4~6 μm)の3次元的な微小管の超解像画像や微小管とアクチン線維、中間径フィラメントの多重染色超解像画像が得られた。今後、この3次元IRIS超解像イメージングで細胞内タンパク質複合体の構成の解析を進める。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2016 2015

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

  • [Journal Article] 超解像顕微鏡法IRISの開発による無制限多重染色と高精細な画質の実現2016

    • Author(s)
      木内 泰、渡邊 直樹
    • Journal Title

      感染・免疫・炎症

      Volume: 46(2) Pages: 34-45

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] 高密度・多重染色超解像蛍光顕微鏡法IRISの原理と実践2016

    • Author(s)
      木内 泰、渡邊 直樹
    • Journal Title

      生体の科学

      Volume: 67(3) Pages: 270-276

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] Multitarget super-resolution microscopy with high-density labeling by exchangeable probes2015

    • Author(s)
      Kiuchi T, Higuchi M, Takamura A, Maruoka M, Watanabe N
    • Journal Title

      Nature Methods

      Volume: 12 Issue: 8 Pages: 743-746

    • DOI

      10.1038/nmeth.3466

    • NAID

      120005623235

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Multitarget super-resolution imaging of cytoskeletons and focal adhesions2016

    • Author(s)
      T Kiuchi, N Watanabe
    • Organizer
      IGER International Symposium on "Now in actin study: Motor protein research reaching a new stage"
    • Place of Presentation
      名古屋大学ES総合館ESホール(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2016-12-12
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 結合解離プローブを用いた超解像顕微鏡法IRISによる高密度標識・多重染色イメージング2016

    • Author(s)
      木内 泰
    • Organizer
      日本蛋白質科学会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2016-06-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 超解像顕微鏡IRISによる細胞骨格の多重染色イメージング2016

    • Author(s)
      木内 泰、渡邊 直樹
    • Organizer
      生体運動合同班会議
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2016-01-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] IRIS, new concept super-resolution microscopy that produces superfine multi-target images by high density labeling2015

    • Author(s)
      Tai Kiuchi, Naoki Watanabe
    • Organizer
      The American Society for Cell Biology
    • Place of Presentation
      San Diego, California, US
    • Year and Date
      2015-12-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 細胞骨格や接着斑で形成される細胞内微細構造の多重染色超解像イメージング2015

    • Author(s)
      木内 泰、山城 佐和子、渡邊 直樹
    • Organizer
      日本細胞生物学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-06-30
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 結合解離プローブを用いた観察方法2016

    • Inventor(s)
      木内 泰、渡邊 直樹、三好 拓志、佐々木 瞭
    • Industrial Property Rights Holder
      木内 泰、渡邊 直樹、三好 拓志、佐々木 瞭
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2016-03-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Overseas

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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