2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of molecules for non-fluorescent imaging of cell organelles and membrane domains
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18K05312
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
百武 篤也 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70375369)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 非線形光学顕微鏡 / 無蛍光イメージング / マルチモーダルイメージング / 細胞膜イメージング / Pheophorbide a |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非線形光学顕微鏡専用の開発された分子による色素ベース和周波発生(SFG)イメージングでは、無蛍光性のカチオン性細胞膜染色用（Ap3）を用いると、細胞膜のみが染色されるが、無蛍光性のアニオン性両親媒性色素BOで染色すると細胞内部からSFGが検出された。このことから、BOが細胞膜から直ちに内部へ運搬されることが分かった。細胞内からのSFGシグナルの検出は、BOが細胞内部にある脂質二重膜の片側の層に局在することを意味する。つまりBOは二重奏膜の外層と内層の間をフリップフロップで移動するのではなく、膜動輸送によることが示された。BOがフリップフロップを起こさず、かつエンドサイトーシスによりBOが細胞内に取り込まれた場合、BOはエンドソームの外膜ではなく内膜に局在することになる。このような膜上分子の細胞外から内部への詳細な分子トラッキングは蛍光信号の追跡では原理的に困難であり、SFG信号、すなわち物質の光学的非中心対称性という条件下でのみ発生する信号の追跡によって、初めて可能となる。さらに本研究では、非線形光学顕微鏡専用分子の一部を改変した多数の色素を開発済みであり、細胞膜のみならず、気液界面の単分子膜など様々な界面動態の挙動解明に取り組んでいる。今後は細胞分裂やアポトーシスなどの細胞形状が大きく変化する生体イベントで、本研究で開発した分子で脂質二重膜の片側の層にタグをつけ、非線形光学顕微鏡で膜の表裏を認識しながら膜動態をモニタリングするなど、全く新しい研究展開が期待される。
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[Presentation] Characterization of Myoglobins Where Exogenous Ligands Replace the Proximal Histidine2021
Author(s)
R. Murata, T. Sugita, T. Matsuo, S. Hirota, S. Yanagisawa, S. Neya, A. Suzuki, O. Shoji, Y. Watanabe, A. Momotake, and Y. Yamamoto
Organizer
IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR) 2021
Int'l Joint Research
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