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2014 Fiscal Year Annual Research Report

ズームイン(高精細)とズームアウト(広視野・深部)観察を可能にする革新技術の開発

Planned Research

Project AreaMutli-dimensional fluorescence live imaging of cellular function and molecular activity
Project/Area Number 22113003
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

宮脇 敦史  独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (80251445)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 濱 裕  独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 専門職研究員 (30261796)
下薗 哲  独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (40391982)
新野 祐介  独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (10584584)
Project Period (FY) 2010-04-01 – 2015-03-31
Keywordsイメージング / 蛍光たんぱく質 / 細胞周期 / 細胞内結晶
Outline of Annual Research Achievements

キクメイシ由来の蛍光タンパク質KikGRを材料に、非常に結晶化しやすい変異体Xpa「(Crystalizable and photo-activatable:クリスパ)」を作製した。驚いたことに、生きた細胞の中で大きな結晶を作ることがわかった。Xpaタンパク質を発現する培養細胞をタイムラプスイメージングで観察したところ、細胞質中に広がったXpaタンパク質が一瞬にして集積し、数ミクロン程度のひし形結晶に変身する様子が確認された。結晶を免疫組織学実験および透過型電子顕微鏡観察したところ、リソソームの膜で覆われていることが分かった。その結晶は、生成後にユビキチン、p62、LC3を介する選択的オートファジーによってリソソームへ取り込まれることが明らかとなった。さらに、細胞1個を材料にX線回折構造解析を行い、Xpaタンパク質の立体構造を2.9オングストロームの分解能で決定することに成功した。
蛋白質の構造変化を蛍光シグナルに変換して生体現象を可視化する一分子型センサーについて概説した。蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)および単一蛍光蛋白質に基づくセンサーを網羅し、その原理と技術進化、最新の応用例について解説した。さらに、新たに開発したYCX2.60を発現するトランスジェニックマウスを作製した。
細胞周期プローブFucciについて、その利用方法をCold spring harbor BOOKS にて概説した。主には、培養細胞のイメージング設定、Fucci トランスジェニックマウス切片の広範囲イメージング法についてプロトコール詳細を示した。また、G1/S transitionに加えてS/G2 transitionを可視化するFucci probe (Fucci4)の開発に成功、培養細胞でのvalidationを行った。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2015 2014

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 5 results)

  • [Journal Article] A Diffraction-Quality Protein Crystal Processed as an Autophagic Cargo2015

    • Author(s)
      Tsutsui H, Jinno Y, Shoda K,Tomita A, Matsuda M,Yamashita E, Katayama H ,Nakagawa A,Miyawaki A.
    • Journal Title

      Mol. Cell

      Volume: 58 Pages: 186-193

    • DOI

      :10.1016/j.molcel.2015.02.007

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Transgenic mice for intersectional targeting of neural sensors and effectors with high specificity and performance.2015

    • Author(s)
      Madisen L, Garner AR, Shimaoka D, Chuong AS, Klapoetke NC, Li L, van der Bourg A, Niino Y, Egolf L, Monetti C, Gu H, Mills M, Cheng A, Tasic B, Nguyen TN, Sunkin SM, Benucci A, Nagy A, Miyawaki A, Helmchen F, Empson RM, Knopfel T, Boyden ES, Reid RC, Carandini M, *Zeng H
    • Journal Title

      Neuron

      Volume: 85 Pages: 942-958

    • DOI

      :10.1016/j.neuron.2015.02.022.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Molecular spies for bioimaging - Fluorescent protein-based probes.2015

    • Author(s)
      Miyawaki A, Niino Y.
    • Journal Title

      Mol. Cell

      Volume: in press Pages: in press

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Visualizing spatiotemporal dynamics of multicellular cell-cycle progressions with fucci technology.2014

    • Author(s)
      Sakaue-Sawano A, Miyawaki A.
    • Journal Title

      Cold Spring Harb Protoc.

      Volume: 5 Pages: 525-531

    • DOI

      :10.1101/pdb.prot080408 Cold Spring Harb Protoc 2014.

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Cruising inside cells2015

    • Author(s)
      Atsushi Miyawaki
    • Organizer
      「細胞機能と分子活性の多次元蛍光生体イメージング」国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2015-01-26 – 2015-01-26
  • [Presentation] Cruising inside cells2014

    • Author(s)
      宮脇敦史
    • Organizer
      日本動物遺伝育種学会第15回年次大会
    • Place of Presentation
      埼玉
    • Year and Date
      2014-11-01 – 2014-11-01
    • Invited
  • [Presentation] Cruising inside cells2014

    • Author(s)
      宮脇敦史
    • Organizer
      第35回日本肥満学会「肥満症学の知の創造と実践」
    • Place of Presentation
      宮崎
    • Year and Date
      2014-10-25
    • Invited
  • [Presentation] A Bilirubin-Inducible Fluorescent Protein from Eel Muscle2014

    • Author(s)
      Atsushi Miyawaki, Akiko Kumagai, Ryoko Ando
    • Organizer
      Janelia Conference on Fluorescent Proteins and Biological Sensors IV
    • Place of Presentation
      Janelia Farm, USA
    • Year and Date
      2014-09-28 – 2014-10-01
    • Invited
  • [Presentation] Cruising inside cells2014

    • Author(s)
      宮脇敦史
    • Organizer
      第57回日本腎臓学会学術総会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2014-07-05 – 2014-07-05
    • Invited
  • [Presentation] Cruising inside Xs2014

    • Author(s)
      宮脇敦史
    • Organizer
      日本実験動物科学・技術さっぽろ
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2014-05-16
    • Invited

URL: 

Published: 2016-06-01  

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