2013 Fiscal Year Annual Research Report
１分子in vivoイメージング超解像ナノ解析によるクロマチン動作原理解明
| Project Area | Dynamic chromatin structure and function |
|---|
| Project/Area Number |
25116007
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
徳永 万喜洋 東京工業大学, 生命理工学研究科, 教授 (00192659)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
|
| Keywords | 生物物理 / 超解像イメージング / 細胞情報・動態 / クロマチン動構造 / ナノ定量解析 |
|---|
| Research Abstract |
顕微鏡分野の大きなトピックである超解像イメージング法において、高解像度化と従来法の難点である時間分解能のリアルタイム性の克服を中心とする、超解像ナノ解析法の新規開拓と細胞核動態観察最適化により、クロマチン構造の細胞レベルin vivo分子動態・要素間相互作用・核内配置の動態を解明することを目的とした。そのために、生細胞多色１分子イメージング超解像顕微鏡の開発と構築、多色超解像ナノ解析法の開発と定量化法の開発を行った。
独自技術の１分子蛍光顕微鏡法である対物レンズ型全反射照明法(BBRC, 1997, Nature, 1999)と薄層斜光照明法(HILO法、Nat Methods, 2008)を基にした多色１分子イメージング蛍光顕微鏡をベースに超解像法を融合し、多色超解像顕微鏡システムを構築した。１分子FRET（蛍光共鳴エネルギー移動）・１分子イメージングを同時使用可能とし、厚みのある細胞核観察に対応するため、４色同時観察・高解像度高画質結像系・数ミリ秒以上の高時間分解能・Z方向の高精度走査能を有する仕様とした。
解析・定量化法においては、各色ごとに輝点重心位置を求めて解析を行うこととした。異なる色の画像間では、光学限界の制約を受けないので、多色顕微鏡システムのハードウェア性能と画像の高画質性が満たされれば、10 nm分解能が達成できるためである。多色同期イメージング画像を用いて、10 nm分解能で生細胞における分子間距離を定量する方法と、そのための解析ソフトウェアシステムを開発構築した。精度が実際に10 nmあるかの検証のため、精度の評価を平行しつつ、ハード系・ソフト系を開発・構築した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
超解像ナノ解析法の新規開拓と細胞核動態観察最適化による、クロマチン構造の細胞レベルin vivo分子動態・要素間相互作用・核内配置の動態解明という目的を達成すべく、本年度の研究計画は、「１．超解像顕微鏡の開発構築」、「２．解析法と定量化法の開発」の２項目を行うことであった。「１．超解像顕微鏡の開発構築」に関しては、１分子FRET・１分子イメージング同時使用可能と、厚みのある細胞核観察対応を実現できる仕様をもった、生細胞多色１分子イメージング超解像顕微鏡を設計開発し、構築を行った。「２．解析法と定量化法の開発」に関しては、10 nm分解能を持つ解析が行え、10 nm精度の検証評価可能な、多色超解像ナノ解析法の開発と定量化法の開発を行った。いずれも順調に進展している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
１．生細胞多色１分子イメージング超解像顕微鏡の開発と構築。
今後さらに、クロマチン動作原理解明のための超解像顕微鏡システム構築を推進する。４色同時観察・高解像度高画質結像系・数ミリ秒以上の高時間分解能・Z方向の高精度走査能の仕様に関し、今後は、高画質化と高時間分解能を中心に、構築を行う。画質に関しては、１分子3色同期動画像が核内にても細胞表面と同等以上の鮮明な高画質化が得られるシステムとする。
２．多色超解像ナノ解析法の開発と定量化法の開発。
引き続き、多色同期イメージング画像を用いて、10 nm分解能で生細胞における分子間距離を定量する方法と、そのための解析ソフトウェアシステムの開発構築を推進する。各色ごとの輝点重心位置解析においては、すでに得られている、生細胞核内でのタンパク質分子間・分子内距離の可視化による10 nm解像定量の精度を、より確実にする解析方法を開発する。精度が実際に10 nmあるかの評価検証を、連携研究者の協力を得て推進する。
［連携研究者］
東京工業大学・大学院生命理工学研究科 十川久美子 多色蛍光標識分子導入細胞群の構築と観察解析
|
Research Products
(15 results)
