2015 Fiscal Year Annual Research Report
分子プローブと光摂動ツールの開発－少数生体分子の可視化・操作技術－
| Project Area | Spying minority in biological phenomena -Toward bridging dynamics between individual and ensemble processes- |
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| Project/Area Number |
23115003
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
永井 健治 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20311350)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金原 数 東京工業大学, 生命理工学研究科, 教授 (30282578)
堀川 一樹 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部, 教授 (70420247)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 少数分子系 / 分子個性 / 共同性 / 階層間相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画班では、生物における少数分子ネットワークにおける数および生理機能を定量可視化・操作可能とする技術の開発を目的としている。本年度は、【１】細胞内のカルシウム動態の超解像イメージングを可能にする光スイッチング蛍光センサー、【２】光操作を可能とするタンパク質および化合物、【３】細胞性粘菌の多細胞体形成におけるシグナル伝達動態、を中心とした研究を行った。
【１】に関しては、昨年度論文発表した生体に優しい超解像観察が可能な光スイッチング蛍光タンパク質と赤色蛍光タンパク質をそれぞれFRETドナーおよびアクセプターに用いた光スイッチング型カルシウムセンサーの開発を進め、明暗コントラストが50倍程度に及ぶ新規光スイッチング型カルシウムセンサーの作製に成功した。
【２】Photoactive Yellow ProteinとPhosphodiesteraseとの複合化によりセカンドメッセンジャー分子であるcAMCの濃度を光照射により能動的に制御できる系の構築に成功し、細胞走化性の光制御を試みた。また、リガンド添加により脂質膜におけるシグナル伝達を操作できる人工イオンチャネルの開発に成功した。
【３】高感度化された新規赤色cAMP指示薬を開発し、１万個の細胞集団における自己組織的シグナル伝達動態を1分子/1細胞粒度で大規模解析できる系を確立した。内在機能分子数とcAMP動態を同時計測することで、少数個の分子が細胞単位での発振遷移を、また少数個の細胞がシグナル伝達能力の空間ヘテロ性の形成を制御していることを初めて明らかにした。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Dependence of fluorescent protein brightness on protein concentration in solution and enhancement of it.2016
Author(s)
Morikawa T.J., Fujita H., Kitamura A., Horio T., Yamamoto J., Kinjo M., Sasaki A., Machiyama H., Yoshizawa K., Ichimura T., Imada K., Nagai T., Watanabe TM.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 6
Pages: 22342
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A fast- and positively photoswitchable fluorescent protein for ultralow-laser-power RESOLFT nanoscopy.2015
Author(s)
Tiwari, DK., Arai, Y., Yamanaka, M., Matsuda, T., Agetsuma, M., Nakano, M., Fujita, K. and Nagai, T
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Journal Title
Nat. Methods
Volume: 12
Pages: 515-518
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] A guide to use photocontrollable fluorescent proteins and synthetic smart fluorophores for nanoscopy.2015
Author(s)
Uno, S., Tiwari, DK., Kamiya, M., Arai, Y., Nagai, T. and Urano, Y.
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Journal Title
Microscopy (Oxf).
Volume: 64
Pages: 263-277
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Visible-wavelength two-photon excitation microscopy for fluorescent protein imaging.2015
Author(s)
Yamanaka, M., Saito, K., Smith, IN., Arai, Y., Uegaki, K., Yonemaru, Y., Mochizuki, K., Kawata, S., Nagai, T. and Fujita, K.
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Journal Title
J. Biomed. Opt.
Volume: 20
Pages: 101202
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Calcium signalling mediates self-incompatibility response in the Brassicaceae.2015
Author(s)
Iwano, M., Ito, K., Fujii, S., Kakita, M., Asano-Shimosato, H., Igarashi, M., Kaothien-Nakayama, P., Entani, T., Kanatani, A., Takahisa, M., Tanaka, M., Komatsu, K., Shiba, H., Nagai, T., Miyawaki, A., Isogai, A. and Takayama, S
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Journal Title
Nature Plants.
Volume: 1
Pages: 15128
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Effective impairment of myeloma cells and their progenitors by blockade of monocarboxylate transportation2015
Author(s)
Hanson DJ, Nakamura S, Amachi R, Hiasa M, Oda A, Tsuji D, Itoh K, Harada T, Horikawa K, Teramachi J, Miki H, Matsumoto T, Abe M.
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Journal Title
Oncotarget
Volume: 6
Pages: 33568-33586
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Super-duper chemilumiescent proteins2016
Author(s)
Takeharu Nagai
Organizer
University of Bordeaux-Osaka,University, Osaka City University, Mini-Symposium,on Synthetic
Place of Presentation
ISIR, Osaka University (Ibaraki, Osaka, Japan)
Year and Date
2016-01-26
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Prospect of minority biology2015
Author(s)
Takeharu Nagai
Organizer
Pacifichem 2015 (The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies)
Place of Presentation
Hawaii Convention Center (Honolulu, Hawaii)
Year and Date
2015-12-19
Int'l Joint Research
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