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2005 Fiscal Year Annual Research Report

蛋白質1分子の細胞内三次元可視化技術による細胞癌化機構の解明

Research Project

Project/Area Number 17770123
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

渡邉 朋信  東北大学, 先進医工学研究機構, 助手 (00375205)

KeywordsHER2 / 小胞輸送 / ナノメトリ / 三次元観測 / 単粒子追跡 / 量子ドット
Research Abstract

今年度、乳がんに関わる膜蛋白質HER2のエンドサイトーシス、細胞内輸送のメカニズムを解明するため、細胞内において、HER2の挙動を三次元的、および、ナノメートルスケールで観察するための顕微鏡法を開発してきた。
我々は、量子ドットであるCdSe蛍光粒子を抗体を介してHER2に結合させ、そのエンドサイトーシスや小胞輸送を観測した。まず、全反射照明を用いて細胞膜付近のモーター蛋白質の運動を、二次元的に観測した。独自に開発した顕微鏡を用いて、細胞膜付近でのCdSe粒子の運動をナノメートル、ミリ秒の精度で観察した。その結果、小胞の運動を約2nm/2msで観察することに成功した。細胞膜上では15〜45nmの階段状の運動が観察された。細胞内に取り込まれた小胞は、8nmのステップ状変位を伴いながら、核に向かって輸送されていった。
細胞内に取り込まれたCdSe粒子が細胞内部で輸送される全過程の追跡は、従来の顕微鏡の様な二次元情報のみの観察では、困難である。そこで我々は、蛍光粒子CdSeの運動を実時間で3次元的に観察できる顕微鏡システムを構築した。本システムは、330ms毎に9枚の共焦点像を取得し、ひとつの3次元画像を構築する。CdSe粒子の3次元位置は、蛍光強度を重みとした輝点の重心を計算することで求められる。位置精度は、CdSe単粒子では、水平方向〜20nm、垂直方向〜60nmであり、CdSeを数粒子凝集させると、水平方向〜6nm、垂直方向〜25nmであった。我々は本手法を用いて、モーター蛋白質が細胞内で機能する様子を3次元的に実時間で観察することに成功した。
開発した装置、及び、解析ソフトウェアは、他の細胞生物学研究においても使用できる。

  • Research Products

    (5 results)

All 2006 2005

All Journal Article (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (4 results)

  • [Journal Article] Single-molecule analysis of chemoattractant-stimulated membrane recruitment of a PH-domain-containing protein2006

    • Author(s)
      Matsuoka S
    • Journal Title

      Journal of Cell Science 119

      Pages: 1071-1079

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 顕微鏡ステージ、および、焦点位置計測装置と共焦点顕微鏡システム2005

    • Inventor(s)
      渡邉 朋信, 樋口 秀男
    • Industrial Property Rights Holder
      東北大学
    • Industrial Property Number
      特許・特願2005-128871
    • Filing Date
      2005-04-17
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 量子ドットを用いて癌細胞を死滅させる方法2005

    • Inventor(s)
      渡邉 朋信, 樋口 秀男
    • Industrial Property Rights Holder
      東北大学
    • Industrial Property Number
      特許・特願2005-163399
    • Filing Date
      2005-06-03
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 位置解析方法及び位置解析装置2005

    • Inventor(s)
      渡邉 朋信, 樋口 秀男
    • Industrial Property Rights Holder
      東北大学
    • Industrial Property Number
      特許・特願2005-307917
    • Filing Date
      2005-10-24
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光学顕微鏡像を用いて蛍光粒子および蛍光色素分子の三次元的位置を取得する方法、装置、および、原子間力顕微鏡への応用2005

    • Inventor(s)
      渡邉 朋信, 樋口 秀男, 佐藤 崇
    • Industrial Property Rights Holder
      東北大学
    • Industrial Property Number
      特許・特願2005-336613
    • Filing Date
      2005-11-22

URL: 

Published: 2007-04-02   Modified: 2016-04-21  

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