2003 Fiscal Year Annual Research Report

分子間相互作用の可視化と細胞内分子定量イメージング

Research Project

Project/Area Number	11242206
Research Institution	National Institute of Genetics
Principal Investigator	徳永万喜洋国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 教授 (00192659)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	椎名伸之国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 助手 (30332175) 安永卓生九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (60251394) 後藤由季子東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助教授 (70252525) 仁木宏典放射線アイソトープセンター, 助教授 (70208122) 木村宏京都大学, 先端領域融合医学研究機構, 教授 (30241392)
Keywords	1分子イメージング / 1分子ナノテクノロジー / 薄層斜光照明法 / 蛍光顕微鏡 / 細胞質核間分子輸送 / 定量的画像解析 / 分子機構定量解析
Research Abstract	細胞内部の蛍光1分子イメージングを、薄層斜光照明法を用いて行い、細胞内部での分子数と分子間相互作用を定量的に解析した。細胞質・核間輸送を担うImportin beta分子と核膜孔複合体との相互作用に関し、1分子と核膜孔1個との蛍光強度比から、結合分子数を定量した。濃度を変え、核膜孔との結合分子数・結合定数を求めた。その結果、2種類の結合部位があることが見つかり、弱い結合部位は、最大結合分子数110(+60,-40)個、解離定数70(+50,-30)nM、強い結合部位は、最大結合分子数7(+6,-4)個、解離定数0.3(+0.2,-0.1)nMであった。核膜孔複合体の構造には8回対称性があるので、強い結合部位の個数は、8個(もしくは16個)と推定される。1分子像の経時変化から、Importin betaと核膜孔複合体の結合時間(滞在時間)を求め、弱い結合が約1秒、強い結合が6秒以上、輸送中が約3秒であった。核内移行の輸送活性を蛍光像から直接計測したところ、細胞レベルの核内輸送速度と、以上の1分子計測で求めた値とがよく一致し、1分子解析による新しい手法が有用であることを示した。強い結合部位は核膜孔通過と密接な関係にあり、弱い結合部位はたくさんの分子を結合させて輸送される分子を集める役割を果たしていると考えられる。相互作用の強弱および変化により選択的な通過を実現しており、たくさんの分子を集めることにより通過速度を速めているという、新しいモデルを提案した。

Research Products
(28 results)

All Other

All Publications (28 results)

[Publications] Hirakawa Y: "Observation and analysis of single DNA nano-kinetics by pin-fiber video scope"Analyst. 128. 676-680 (2003)
[Publications] 徳永万喜洋: "生きた細胞内でうごめく「分子の振舞い」をダイナミックな映像で可視化"ダイヤモンド・ループダイヤモンド社. 4. 38 (2004)
[Publications] Yamaichi, Y.: "migS, a cis-acting site that affects bipolar positioning of oriC on the Escherichia coli chromosome"EMBO J.. 23(1). 221-233 (2004)
[Publications] Tsuruta, F: "JNK promotes Bax translocation to mitochondria through phosphorylation of 14-3-3 proteins"EMBO J. (in press). (2004)
[Publications] Hirabayashi, Y: "The Wnt-beta-catenin pathway directs neuronal differentiation of cortical neural precursor cells"Development. (in press). (2004)
[Publications] Higuchi, M: "The phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K) -Akt pathway suppresses neurite branch formation in NGF-treated PC12 Cells"Genes to Cells. 8. 657-669 (2003)
[Publications] Miyagi, S: "The sox-2 regulatory regions display their activities in two distinct multipotent stem cells"Mol.Cell.Biol. (in press).
[Publications] Suzawa, M: "Cytokines suppress adipogenesis and PPAR-gamma function through the TAK1/TAB1/NIK cascade"Nat.Cell Biol.. 5. 224-230 (2003)
[Publications] Fujishiro, M: "Three Mitogen-Activated Protein kinases inhibit Insulin signaling by different mechanisms in 3T3-L1 adipocytes"Mol.Endocrinology. 17. 487-497 (2003)
[Publications] Sakoda, H: "Differing roles of Akt and SGK in glucose metabolism, DNA synthesis and oncogenic activity"J.Biol.Chem. 278. 25802-25807 (2003)
[Publications] Katome, T: "Use of RNA-interference-mediated gene silencing and adenoviral overexpression to elucidate the roles of AKT/PKB-isoforms in insulin actions"J.Biol.Chem. 278. 28312-28323 (2003)
[Publications] Kimura H: "Measuring histone and polymerase dynamics in living cells."Methods Enzymol.. 375. 381-393 (2004)
[Publications] Muraki, M: "Manipulation of alternative splicing by a newly developed inhibitor of Clks"J.Biol.Chem. (in press). (2004)
[Publications] Inoue, K: "TNF alpha-induced ATF3 expression is bidirectionally regulated by the JNK and ERK pathways in vascular endothelial cells"Genes Cells. 9. 59-70 (2004)
[Publications] Tatsumi, Y: "The ORC1 cycle in human cells : I. Cell cycle-regulated oscillation of human ORC1"J.Biol.Chem. 278. 41528-41534 (2003)
[Publications] Duringer, C: "HAMLET interacts with histones and chromatin in tumor cell nuclei"J.Biol.Chem. 278. 42131-42135 (2003)
[Publications] Hori, T: "Dynamic behavior of Nuf2-Hec1 complex that localizes to centrosome and centromere and is essential for mitotic progression in vertebrate cells"J.Cell Sci.. 116. 3347-3362 (2003)
[Publications] Suzuki, H: "Involvement of MKK6 in TCRαβ^<int>CD69^<lo> : a target population for apoptotic cell death in thymocytes"FASEB J.. 17. 1538-1540 (2003)
[Publications] Ishimi, Y: "Enhanced expression of Mcm proteins in cancer cells derived from uterine cervix"Eur.J.Biochem. 279. 1089-1101 (2003)
[Publications] Kudo, Y: "Quantifying the syncytialisation of human placental trophoblast BeWo cells grown in vitro"Biochim.Biophys.Acta. 1640. 25-31 (2003)
[Publications] 木村宏: "時間軸にわたる染色体機能の変化"医学のあゆみ. 208. 890-894 (2004)
[Publications] 木村宏: "四角いスタンプ"細胞工学. 22. 1041 (2003)
[Publications] 木村宏: "細胞核構造と機能のストカスティックな制御"生物物理. 43. 234-239 (2003)
[Publications] 木村宏: "クロマチンのダイナミクス"生体の科学. 54. 166-170 (2003)
[Publications] 徳永万喜洋: "生物物理ハンドブック(石渡信一・桂勲・桐野豊・美宅成樹編)"朝倉書店(印刷中).
[Publications] 増山典久: "実験医学増刊"羊土社. 258-264 (2003)
[Publications] 樋口麻衣子: "実験医学"羊土社. 2499-2504 (2003)
[Publications] 木村宏: "細胞核のダイナミクス(米田悦啓・竹安邦夫編)"シュプリンガーフェアラーク東京(印刷中).

2003 Fiscal Year Annual Research Report

分子間相互作用の可視化と細胞内分子定量イメージング

Principal Investigator

徳永 万喜洋 国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 教授 (00192659)

Research Products

[Publications] Hirakawa Y: "Observation and analysis of single DNA nano-kinetics by pin-fiber video scope"Analyst. 128. 676-680 (2003)

[Publications] 徳永万喜洋: "生きた細胞内でうごめく「分子の振舞い」をダイナミックな映像で可視化"ダイヤモンド・ループ ダイヤモンド社. 4. 38 (2004)

[Publications] Yamaichi, Y.: "migS, a cis-acting site that affects bipolar positioning of oriC on the Escherichia coli chromosome"EMBO J.. 23(1). 221-233 (2004)

[Publications] Tsuruta, F: "JNK promotes Bax translocation to mitochondria through phosphorylation of 14-3-3 proteins"EMBO J. (in press). (2004)

[Publications] Hirabayashi, Y: "The Wnt-beta-catenin pathway directs neuronal differentiation of cortical neural precursor cells"Development. (in press). (2004)

[Publications] Higuchi, M: "The phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K) -Akt pathway suppresses neurite branch formation in NGF-treated PC12 Cells"Genes to Cells. 8. 657-669 (2003)

[Publications] Miyagi, S: "The sox-2 regulatory regions display their activities in two distinct multipotent stem cells"Mol.Cell.Biol. (in press).

[Publications] Suzawa, M: "Cytokines suppress adipogenesis and PPAR-gamma function through the TAK1/TAB1/NIK cascade"Nat.Cell Biol.. 5. 224-230 (2003)

[Publications] Fujishiro, M: "Three Mitogen-Activated Protein kinases inhibit Insulin signaling by different mechanisms in 3T3-L1 adipocytes"Mol.Endocrinology. 17. 487-497 (2003)

[Publications] Sakoda, H: "Differing roles of Akt and SGK in glucose metabolism, DNA synthesis and oncogenic activity"J.Biol.Chem. 278. 25802-25807 (2003)

[Publications] Katome, T: "Use of RNA-interference-mediated gene silencing and adenoviral overexpression to elucidate the roles of AKT/PKB-isoforms in insulin actions"J.Biol.Chem. 278. 28312-28323 (2003)

[Publications] Kimura H: "Measuring histone and polymerase dynamics in living cells."Methods Enzymol.. 375. 381-393 (2004)

[Publications] Muraki, M: "Manipulation of alternative splicing by a newly developed inhibitor of Clks"J.Biol.Chem. (in press). (2004)

[Publications] Inoue, K: "TNF alpha-induced ATF3 expression is bidirectionally regulated by the JNK and ERK pathways in vascular endothelial cells"Genes Cells. 9. 59-70 (2004)

[Publications] Tatsumi, Y: "The ORC1 cycle in human cells : I. Cell cycle-regulated oscillation of human ORC1"J.Biol.Chem. 278. 41528-41534 (2003)

[Publications] Duringer, C: "HAMLET interacts with histones and chromatin in tumor cell nuclei"J.Biol.Chem. 278. 42131-42135 (2003)

[Publications] Hori, T: "Dynamic behavior of Nuf2-Hec1 complex that localizes to centrosome and centromere and is essential for mitotic progression in vertebrate cells"J.Cell Sci.. 116. 3347-3362 (2003)

[Publications] Suzuki, H: "Involvement of MKK6 in TCRαβ^<int>CD69^<lo> : a target population for apoptotic cell death in thymocytes"FASEB J.. 17. 1538-1540 (2003)

[Publications] Ishimi, Y: "Enhanced expression of Mcm proteins in cancer cells derived from uterine cervix"Eur.J.Biochem. 279. 1089-1101 (2003)

[Publications] Kudo, Y: "Quantifying the syncytialisation of human placental trophoblast BeWo cells grown in vitro"Biochim.Biophys.Acta. 1640. 25-31 (2003)

[Publications] 木村 宏: "時間軸にわたる染色体機能の変化"医学のあゆみ. 208. 890-894 (2004)

[Publications] 木村 宏: "四角いスタンプ"細胞工学. 22. 1041 (2003)

[Publications] 木村 宏: "細胞核構造と機能のストカスティックな制御"生物物理. 43. 234-239 (2003)

[Publications] 木村 宏: "クロマチンのダイナミクス"生体の科学. 54. 166-170 (2003)

[Publications] 徳永万喜洋: "生物物理ハンドブック(石渡信一・桂勲・桐野豊・美宅成樹編)"朝倉書店(印刷中).

[Publications] 増山典久: "実験医学 増刊"羊土社. 258-264 (2003)

[Publications] 樋口麻衣子: "実験医学"羊土社. 2499-2504 (2003)

[Publications] 木村 宏: "細胞核のダイナミクス(米田悦啓・竹安邦夫編)"シュプリンガーフェアラーク東京(印刷中).

徳永万喜洋国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 教授 (00192659)

[Publications] 徳永万喜洋: "生きた細胞内でうごめく「分子の振舞い」をダイナミックな映像で可視化"ダイヤモンド・ループダイヤモンド社. 4. 38 (2004)

[Publications] 木村宏: "時間軸にわたる染色体機能の変化"医学のあゆみ. 208. 890-894 (2004)

[Publications] 木村宏: "四角いスタンプ"細胞工学. 22. 1041 (2003)

[Publications] 木村宏: "細胞核構造と機能のストカスティックな制御"生物物理. 43. 234-239 (2003)

[Publications] 木村宏: "クロマチンのダイナミクス"生体の科学. 54. 166-170 (2003)

[Publications] 増山典久: "実験医学増刊"羊土社. 258-264 (2003)

[Publications] 木村宏: "細胞核のダイナミクス(米田悦啓・竹安邦夫編)"シュプリンガーフェアラーク東京(印刷中).