単一細胞バイアビリティイメージング

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11227201
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 末永 智一 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70173797)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾形 健明 山形大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50091830) ; 樋口 秀男 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90165093) ; 大友 征宇 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10213612)
• Keywords: イメージング / 細胞活性 / 電気化学顕微鏡 / 光合成細菌 / 共焦点レーザー顕微鏡 / 光トラッピング / 好中球内顆粒 / 電子スピン共鳴

Research Abstract

本年度は以下の結果を得た。
(1)マイクロスタンプ法などによって,単一細胞レベルで細胞を配列させることができた。電気化学顕微鏡による呼吸量計測によるバイアビリティイメージングを行い,細胞パターンの形状が細胞活性に与える影響を調べた。また,心筋細胞のパターンにおけるギャップ結合の活性についても薬理学的な応答を評価することができた。
(2)バリノマイシンの添加に伴ってE.coli細胞の膜内外にカリウム拡散電位が形成され、蛍光強度が増大して行く様子が,Bis-oxonol型の膜電位感受性色素であるDiBAC_4(3),および共焦点レーザー顕微鏡を用いて観測できた。また,脂質の再構成膜小胞を作製して膜内外のpHを^<31>P核磁気共鳴で観測することも試み,脂質にコレステロールを加えて作製した膜小胞では、膜内外のpH差が観測され、それが24時間以上持続できることが明らかとなった。
(3)光トラップで好中球内顆粒を捕捉したのち,トラップの中心を1秒間矩形波状に100nm変位させ,顆粒の動きを4分割光ダイオードで分析した。また,毒素タンパク質1ukFとHSのシステインミュータントを作成し,そのシステインに蛍光をラベルした.この毒素タンパク質と血球を反応させて,タンパク質の膜上での集合の様子を,1分子蛍光観察から決定した.
(4)サクラマスの魚卵について,受精,孵化,ストレス負荷時における生体内酸化還元機能および形態変化の情報を得るために,in vivo ESR計測および,in vivo Optical Coherent Tomography (OCT)計測を行った。ポータブルESR装置を飼育現場に搬入して測定を行ったところ,正常卵のみに呼吸に起因すると考えられるスピンプローブ剤のESR信号強度がリズムを刻んで増減する現象を捉えることができた。

Research Products

• [Publications] M.Nishizawa: "Micropatterning of HeLa Cells on Glass Substrates and Evaluation of Respiratory Activity Using Microelectrodes"Langmuir. 18. 3645-3649 (2002)
• [Publications] S.Kasai: "Simultaneous Detection of Uric Acid and Glucose on a Dual-Enzyme Chip Using Scanning Electrochemical Microscopy/Scanning Chemiluminescence Microscopy"Anal.Chim. Acta. 458. 263-270 (2002)
• [Publications] M.Nishizawa: "Micropatterning HeLa Cell Culture on PEG Monolayer-Coated Glass Substrates"Chem.Lett.. 9. 904-905 (2002)
• [Publications] H.Kaji: "Intracellular Ca^<2+> Imaging for Micropatterned Cardiac Myocytes"Biotech.Bioeng.. 81. 748-751 (2003)
• [Publications] Z.-Y.Wang: "Selective Detection and Assignment of the Solution NMR Signals of Bacteriochlorophyll a in a Reconstituted Subunit of a Light-Harvesting Complex"J.Am.Chem.Soc.. 124. 1072-1078 (2002)
• [Publications] M.Umetsu: "Circular and Magnetic Circular Dichroism Studies of Bacteriochlorophyll c Aggregates : T-Shaped and Antiparallel Dimers"J.Phys.Chem. B. 106. 3987-3995 (2002)
• [Publications] Z.-Y.Wang: "N-Terminal Methylation of the Core Light-Harvesting Complex in Purple Photosynthetic Bacteria"FEBS Letters. 516. 164-168 (2002)
• [Publications] K.Kaseda: "Coordination of Kinesin's Two Heads Studied with Mutant Heterodimer"Proc.Natl.Acad.Sci. 96. 18058-16063 (2002)
• [Publications] H.Higuchi: "Directionality and Processivity of Molecular Motors"Current Opinion in Cell Biology. 14. 50-57 (2002)
• [Publications] M.Nishiyama: "Chemomechanical Coupling of the Forward and Backward Steps of Single Kinesin Molecules"Nature Cell Biol.. 4. 790-797 (2002)
• [Publications] V.T.Nguyen: "Controlling Pore Assembly of Staphylococcal Hemolysin by Low Temperature and by Disulfide Bond Formation in Double-Cystein LukF Mutants"Molecular Microbiology. 45. 1485-1498 (2002)