2019 Fiscal Year Annual Research Report
Time-lapse image analysis of the local membrane environment surrouding the insulin receptor with an information science approach
| Project/Area Number |
16K16153
|
|---|
| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
竹本 智子 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (00450403)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 画像解析 / 細胞内ロジスティクス / 細胞膜 / インスリン受容体 / 可視化 / 膜流動性 / 領域分割 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
脂質ラフトは細胞内の情報伝達プラットフォームとして、細胞内輸送や免疫応答などの機能発現に関与する。多くの病態の発生に関わるとされるが、その動態は明らかになっていない。そこで、ラフト上のシグナル受容体に注目し、シグナル伝達時の脂質ラフトの動態を明らかにしようとする研究が行われている。本研究では特に、インスリンシグナル受容体周辺の膜環境変化に注目し、受容体周辺の細胞膜を環境感受性の蛍光プローブで標識したタイムラプス観察画像を用いて、シグナル伝達時の膜環境変化の解析を目指した。
具体的には，580nm及び630nm前後の短・高波長２チャンネルのタイムラプス画像から、膜流動性を表すGeneralized polarization（GP）値を求め、その時間変化を解析した。観察画像は低侵襲撮影や蛍光退色、細胞移動などによって極めてノイズが多い。そこで本研究では、Difference of GaussianフィルタとKmeansクラスタリングを活用したタイムラプス観察画像からのターゲットプローブの自動検出を開発した。検出法の決定には、本課題に先だって開発中の画像処理法の性能評価システムを用いた。次に、GP値変化量は極めて小さいことから、画像間類似度の計測法としてテンプレートマッチングなどに用いられるZero-mean normalized cross correlation（ZNCC）を活用し、GP値の空間分布及びダイナミクスを可視化した。以上を含む結果を研究協力者と解析し、インスリン受容体を取り巻く局所環境の膜流動性はインスリン刺激時に増加することを明らかにした。さらに、インスリン受容体の局所的な膜環境は非常に動的で不均一であることが分かった。これらは、インスリン受容体が一般的な原形質膜とは異なる局所膜環境を持っていることを示唆している。以上の結果をジャーナル投稿中である。
|
Research Products
(9 results)
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Bioimage Processing2019
Author(s)
20.H. Yokota, S. Yoshizawa, S. Takemoto, M. Morita, T. Sera, M. Nishimura, Y. Tsujimura, S. Nakamura, and T. Michikawa
Organizer
Resonance Bio International Symposium
Int'l Joint Research
-
-
