2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high-speed super-resolution membrane skeleton elasticity mapping and its application to cell motility analysis
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18K19001
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤原 敬宏 京都大学, 高等研究院, 特定准教授 (80423060)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 超解像蛍光顕微鏡法 / アクチン膜骨格 / 1蛍光分子追跡 / バネ弾性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、100 nm程度の網目構造をもつアクチン細胞膜骨格の機械的特性 (バネ弾性) を、超高速１蛍光分子追跡によって定量する方法を確立し、網目構造自体を空間的に分解できる密度で超解像マッピングして形状的特性との相関を得ること、また、さらにそれを繰り返して動的特性まで得ることを目指した。最終年度の進捗を含めて、研究期間全体を通じて以下の成果があった。
(1) 1蛍光分子からの点像分布関数の幅、フレーム時間あたりの放射フォトン数と背景ノイズから、静止状態の1蛍光分子の位置決めエラーを見積ることにより、アクチン膜骨格に結合したときの超高速1分子観察の軌跡からその寄与を差し引き、アクチン膜骨格のバネ弾性を定量できるようになった。最終年度に、この計算を自作の1分子追跡ソフトに組み込み、超解像弾性マッピング像が直ちに得られるようになった。
(2) アクチン膜骨格へ結合と解離を繰り返す膜貫通型プローブの停留点、および、光変換型蛍光タンパク質標識Lifeactペプチドアクチンプローブによる点描では、100 nm程度の網目構造を空間的に分解するのに十分なシグナルが得られなかったため、Haloタグ融合Lifeactを自発的高速明滅をおこなう蛍光色素で標識する方法に変更し、5秒間の観察 (3 kHzで15,000フレーム) で超解像弾性マッピング像を取得できるようになった。
(3) 5秒間の超解像画像取得を1分おきに10分間にわたって繰り返すことが可能になり、細胞運動にともなうアクチン膜骨格の微細構造とその機械的特性 (バネ弾性) の動的時間変化を刻々と追うための基盤技術を確立した。
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Research Products
(1 results)
