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動的少数分子複合体ユニット機構:3次元1分子超局在顕微鏡による解明

Publicly Offered Research

Project AreaSpying minority in biological phenomena -Toward bridging dynamics between individual and ensemble processes-
Project/Area Number 26115707
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

藤原 敬宏  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 准教授 (80423060)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥12,220,000 (Direct Cost: ¥9,400,000、Indirect Cost: ¥2,820,000)
Fiscal Year 2015: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2014: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Keywords1分子計測 / 3次元追跡 / 超解像 / 細胞膜 / 接着構造
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、「3次元1分子追跡-PALM複合顕微鏡」を開発し、「フォーカルアドヒージョン (FA)」、「アドヒーレンスジャンクション (AJ)」、「シナプス」などのミクロンスケールの接着構造をPALM観察しながら、同じ視野中で、構成分子群の1分子追跡をおこなう。それにより、ミクロンスケールの接着構造の形成/分解が、「少数の特定の構成分子からなる、短寿命の過渡的少数分子複合体がユニットとしておこなわれている」という作業仮説、すなわち、「少数分子複合体動的ユニット」仮説を検証することを目的とした。
本年度は、以下の研究進捗があった。
サブミリ秒時間分解能での1蛍光分子追跡(最高10 kHz、2種/3種同時、2次元/3次元)と、それを応用した生細胞超解像 (PALM) 観察を組み合わせた測定により、以下のことが明らかになった。
(1)細胞膜上のミクロンサイズの構造は、構造外の細胞膜と同様にその内部がアクチン膜骨格の網目によって仕切られており、数10 nm程度の少数分子複合体をユニットとした群島構造を持つ。
(2)ユニット構成分子は群島の隙間を拡散で移動して内部の島にも容易にアクセスできる。島への局在は1秒以下の短時間の場合も多く、接着構造内外の分子は常に交換している。
これらは、ミクロンサイズの大きな接着構造を、環境の変化に応じて短時間で急速に再編成するのに適した分子機構であると考えられる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Selective Labeling of Proteins on Living Cell Membranes Using Fluorescent Nanodiamond Probes.2016

    • Author(s)
      Shingo Sotoma, Jun Iimura, Ryuji Igarashi, Koichiro M. Hirosawa, Hidenori Ohnishi, Shin Mizukami, Kazuya Kikuchi, Takahiro K. Fujiwara, Masahiro Shirakawa and Hidehito Tochio
    • Journal Title

      Nanomaterials

      Volume: 6 Issue: 4 Pages: 56-56

    • DOI

      10.3390/nano6040056

    • NAID

      120005848250

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Tracking single molecules at work in living cells2014

    • Author(s)
      A. Kusumi, T. A. Tsunoyama, K. M. Hirosawa, R. S. Kasai, and T. K. Fujiwara
    • Journal Title

      Nature Chemical Biology

      Volume: 10 Issue: 7 Pages: 524-532

    • DOI

      10.1038/nchembio.1558

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 「超高速・超解像1蛍光分子局在顕微鏡法」 うちのとくいわざ2014

    • Author(s)
      楠見明弘、藤原敬宏
    • Journal Title

      日本免疫学会ニュースレター

      Volume: 23 Pages: 12-12

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Plasma membrane compartmentalization and function as revealed by ultrafast single fluorescent-molecule imaging2015

    • Author(s)
      Takahiro Fujiwara
    • Organizer
      Cold Spring Harbor Asia Conferences on New Advances in Optical Imaging of Live Cells and Organisms
    • Place of Presentation
      Suzhou, China
    • Year and Date
      2015-12-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 1分子局在超解像法による細胞内動態の理解に向けて2015

    • Author(s)
      藤原敬宏
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第71回学術講演会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館
    • Year and Date
      2015-05-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Revealing plasma membrane compartmentalization and function by developing ultrafast single-molecule imaging techniques2015

    • Author(s)
      Takahiro Fujiwara
    • Organizer
      The 9th Asian Biophysics Association Symposium
    • Place of Presentation
      Hangzhou, China
    • Year and Date
      2015-05-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Mesoscopic organization of the plasma membrane as revealed by the development of ultrafast single-fluorescent molecule imaging2015

    • Author(s)
      Takahiro Fujiwara
    • Organizer
      15th International Membrane Research Forum
    • Place of Presentation
      京都大学 物質-細胞統合システム拠点
    • Year and Date
      2015-03-02 – 2015-03-04
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamic regulation of molecular diffusion in compartmentalized plasma membrane as revealed by ultrafast single-molecule imaging2015

    • Author(s)
      Takahiro Fujiwara
    • Organizer
      Institute for Protein Research Seminar 「Molecular Crowding and Macromolecular Association」
    • Place of Presentation
      大阪大学 蛋白質研究所
    • Year and Date
      2015-02-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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