2003 Fiscal Year Annual Research Report
cameleon1分子イメージングによる局所的カルシウム動態の解析
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11242208
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
宮脇 敦史 独立行政法人理化学研究所, 細胞機能探索技術開発チーム, チームリーダー (80251445)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
深野 天 独立行政法人理化学研究所, 細胞機能探索技術開発チーム, 研究員
濱 裕 独立行政法人理化学研究所, 細胞機能探索技術開発チーム, 研究員 (30261796)
水野 秀昭 独立行政法人理化学研究所, 細胞機能探索技術開発チーム, 専門職研究員 (80301779)
河野 弘幸 独立行政法人理化学研究所, 細胞機能探索技術開発チーム, 研究員 (10332256)
筒井 秀和 独立行政法人理化学研究所, 細胞機能探索技術開発チーム, 基礎科学特別研究員
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| Keywords | 蛍光タンパク質 / Digital Micromirror Device / ヒユサンゴ / シナプス形成 / インテグリン / グリア細胞 / プロテインキナーゼC / 発色団 |
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| Research Abstract |
当研究チームは2002年に、ヒユサンゴからクローニングした蛍光蛋白質カエデの、紫(外)光によって色が緑から赤に変換する特性を利用して、光で細胞をマーキングする技術を開発した。神経回路における神経細胞一個一個の全体像を浮かび上がらせたり、発生における細胞の系譜を追跡することに応用できることを証明した。さらに、緑と赤の状態のカエデたんぱく質の構造解析の結果、カエデたんぱく質の発色団が、その近傍のペプチド鎖切断に伴う構造変化によって緑色から赤色に変化するように広がることを解明した。そのペプチド鎖切断は、紫(外)光を吸収したカエデたんぱく質が触媒活性を発揮することによって実現するものと結論され、たんぱく質内で起こる光化学の新しい様相を発見することとなった。
・カエデ技術など光で操作する技術を、顕微鏡に盛り込む試みを行った。Digital Micromirror Device(PLUS社のプロジェクターから取り出した)を通常の顕微鏡の視野絞りに設置することによって、自由な証明パターンを可能にする光学システムを開発した。さらに縞投影法を組み合わせることによって、蛍光シグナルの断層像が容易に取得できる顕微鏡を作製した。
・神経細胞のシナプス形成がグリア細胞の存在によって促進されることは以前から知られている。「この効果がグリア細胞の接着因子あるいは液性因子、どちらによってもたらされるのか?」が問題にされてきた。これまで未開拓だった接着効果をはじめて体系的に証明した。神経細胞の局所に、インテグリンを介してグリア細胞が接着することで、プロテインキナーゼC系の活性化の伝播が起こり、神経細胞全体にわたってシナプス形成の顕著な亢進が起こることが証明された。
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[Publications] Hama H., Hara C., Yamaguchi K., Miyawaki A.: "PKC Signaling Mediates Global Enhancement of Excitatory Synaptogenesis in Neurons Triggered by Local Contact with Astrocytes."Neuron. 41(3). 405-415 (2004)
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[Publications] Mizuno H, Mal TK, Tong KI, Ando R, Furuta T, Ikura M, Miyawaki A.: "Photo-induced peptide cleavage in the green-to-red conversion of a fluorescent protein."Molecular Cell. 12(4). 1051-1058 (2003)
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[Publications] Miyawaki A., Sawano A., Kogure T.: "Lighting up cells : labelling proteins with fluorophores."Nature Cell Biology. 5. S1-S7 (2003)
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[Publications] Fukano T., Miyawaki A.: "Whole-field fluorescence microscope with digital micromirror device : imaging of biological samples."Applied Optics. 42(19). 4119-4124 (2003)
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[Publications] Karasawa S, Araki T, Yamamoto-Hino M, Miyawaki A.: "A green-emitting fluorescent protein from Galaxeidae coral and its monomeric version for use in fluorescent labeling."Journal of Biological Chemistry. 278(36). 34167-34171 (2003)
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[Publications] Miyawaki A: "Visualization of the Spatial and Temporal Dynamics of Intracellular Signaling."Developmental Cell. 4. 295-305 (2003)
