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2007 Fiscal Year Annual Research Report

完全定量1分子共鳴エネルギー移動測定によるタンパク質構造動態解析法の確立

Research Project

Project/Area Number 19042001
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

永井 健治  Hokkaido University, 電子科学研究所, 教授 (20311350)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 谷 知己  北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (80332378)
KeywordsFRET / 1分子 / 顕微鏡 / 可視化
Research Abstract

FRETの定量測定の為にはドナーとアクセプターからの蛍光を同時に取得する必要があるため、分割観察光学系を組み込んだ光学系を組み立てた。蛍光分子の双極子モーメントの検出はデフォーカス像が分子の遷移双極子モーメントの向きを反映した方向性を持っていることを利用して検出を行う事を試みた。実際に、対象となる蛍光分子を焦点面から1ミクロン程度ずらして観察すると、モーメントの向きが光軸から90度の場合は、極めて簡単に検出できた。さらに、光軸からのずれ角が変化する場合、デフォーカス像の形は刻々と変化し、光軸と平行な遷移双極子モーメントを持つ分子のデフォーカス像と90度直交する分子の像は簡単に判別できた。但し、これはフレームレートよりも充分長い時間ガラス基板上に滞在した分子に関しては観察が可能であったが、ブラウン運動下の分子については全く観察できなかった。そこで、蛍光強度のより大きな分子を使用することで、時間分解能を上げることが可能になると考え、緑色蛍光タンパク質(GFP)を双極子モーメントを一致させたまま複数連結する方法を考案し、完成させた。通常2つのGFPをタンデムに連結すると双方の双極子モーメントが一致しないため、蛍光強度は単純に2倍とはならない。しかしながら、今回開発したクラスターGFPは、2つ連結したものでは2倍以上の蛍光強度の増加が見られた。これは双極子モーメントの一致のみならず、分子量の増加に伴い回転緩和時間が大きくなり、ある偏光方向の光による励起時間が実質上長くなったためであると推測された。今後、クラスターGFPを組み込んだカルモジュリンベースのカルシウムセンサーを作成し、カルシウムの有無における1分子デフォーカス像を観察する。

  • Research Products

    (27 results)

All 2008 2007 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (9 results) Book (9 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Direct measurement of protein dynamics inside cells using a rationally designed photoconvertible protein.2008

    • Author(s)
      Matsuda T, Miyawaki A and Nagai T
    • Journal Title

      Nature Methods 5

      Pages: 339-345

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cell-cycle-specific nestin expression coordinates with morpholo-gical changes in embryonic cortical neural progenitors.2008

    • Author(s)
      Sunabori T, Tokunaga A, Nagai T, Sawamoto K, Okabe M, Miyawaki A, Matsuzaki Y, Miyata T and Okano H
    • Journal Title

      J. Cell Sci. 121

      Pages: 1204-1212

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Local initiation of caspase activation in Drosophila salivary gl-and programmed cell death in vivo2007

    • Author(s)
      Takemoto K, Kuranaga E, Tonoki A, Nagai T, Miyawaki A, Miura M
    • Journal Title

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104

      Pages: 13367-13372

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] New advances in nanomedicine: diagnosis and preventive med-icine.2007

    • Author(s)
      Wei C, Nagai T, Wei W, Nemoto T, Awais M, Niwa O, Kurita R and Baba Y
    • Journal Title

      Med Clin North Am. 91

      Pages: 871-879

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 蛍光イメージング-最近の進歩:回折限界の壁を越える工夫-2007

    • Author(s)
      永井 健治
    • Journal Title

      病理と臨床 25

      Pages: 514-519

  • [Journal Article] 大口径ファイバー白色光源を用いた高速共焦点顕微鏡の開発と評価2007

    • Author(s)
      齊藤健太、谷知己、小林健太郎、永井健治
    • Journal Title

      顕微鏡 42

      Pages: 161-165

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 群青色蛍光蛋白質の開発2007

    • Author(s)
      友杉亘、松田知己、小寺一平、齊藤健太、永井健治
    • Organizer
      日本生物物理学会第45回年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2007-12-21
  • [Presentation] Imaging Biological Events Using FRET-based Sensor Proteins2007

    • Author(s)
      Takeharu Nagai
    • Organizer
      International Symposium on Advance Tech-niques for Molecular Imaging
    • Place of Presentation
      Taichun, Taiwan
    • Year and Date
      2007-12-15
  • [Presentation] 合理的に設計した光変換蛍光タンパク質による生きた細胞内のタンパク質動態解析2007

    • Author(s)
      永井健治
    • Organizer
      第32回光学会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2007-11-28
  • [Presentation] Engineering fluorescent and bioluminescent proteins to visuali-ze biological functions2007

    • Author(s)
      Takeharu Nagai
    • Organizer
      The 19th KAMCB
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Year and Date
      2007-10-19
  • [Presentation] Engineering fluorescent and bioluminescent proteins to visuali-ze biological functions2007

    • Author(s)
      Takeharu Nagai
    • Organizer
      5th international forum on post-genome tec-hnologies
    • Place of Presentation
      Suzhou, China
    • Year and Date
      2007-09-09
  • [Presentation] Engineering fluorescent and bioluminescent proteins to visuali-ze biological functions2007

    • Author(s)
      Takeharu Nagai
    • Organizer
      The 2nd International Workshop on Appro-aches to Single-Cell Analysis
    • Place of Presentation
      Waseda Univ, Tokyo
    • Year and Date
      2007-09-06
  • [Presentation] Visualization of biological function by using FRET-and BRET-based indicator2007

    • Author(s)
      Takeharu Nagai
    • Organizer
      The 3rd Asian and Pacific Rim Symposiu-m on Biophotonics & Biophotonics
    • Place of Presentation
      Cairns, Australia
    • Year and Date
      2007-07-09
  • [Presentation] 蛍光・化学発光タンパク質を利用して何ができるか?2007

    • Author(s)
      永井健治
    • Organizer
      生物発光化学発光研究会第25回学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2007-06-30
  • [Presentation] Various Applications of Fluorescent Proteins for Cell Biollogy2007

    • Author(s)
      Takeharu Nagai
    • Organizer
      16th Annual Meeting of the Korean Societ-y for Smooth Muscle Research
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Year and Date
      2007-06-16
  • [Book] 改変型蛍光タンパク質の利用2007

    • Author(s)
      永井健治
    • Total Pages
      12
    • Publisher
      講義と実習 生細胞蛍光イメージング 原口徳子、木村宏、平岡泰編集(分担執筆)共立出版
  • [Book] 共鳴エネルギー移動(FRET)の基礎2007

    • Author(s)
      永井健治、小寺一平
    • Total Pages
      8
    • Publisher
      講義と実習 生細胞蛍光イメージング 原口徳子、木村宏、平岡泰編集(分担執筆)共立出版
  • [Book] FRETの測定と評価2007

    • Author(s)
      永井健治、齊藤健太
    • Total Pages
      11
    • Publisher
      講義と実習 生細胞蛍光イメージング 原口徳子、木村宏、平岡泰編集(分担執筆)共立出版
  • [Book] 実習 FRET2007

    • Author(s)
      齊藤健太、松田知己、原口徳子、永井健治
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      講義と実習 生細胞蛍光イメージング 原口徳子、木村宏、平岡泰編集(分担執筆)、共立出版
  • [Book] 実習 全反射顕微鏡2007

    • Author(s)
      小寺一平、谷知己、永井健治
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      講義と実習 生細胞蛍光イメージング原口徳子、木村宏、平岡泰編集(分担執筆)、共立出版
  • [Book] アポトーシスの検出2007

    • Author(s)
      竹本研、永井健治、宮脇敦史、三浦正幸
    • Total Pages
      4
    • Publisher
      実験がうまくいく 蛍光・発光試薬の選び方と使い方 三輪佳宏編集(分担執筆)、羊土社
  • [Book] スパイは一人で充分2007

    • Author(s)
      谷知己、永井健治
    • Total Pages
      1
    • Publisher
      実験がうまくいく 蛍光・発光試薬の選び方と使い方 三輪佳宏編集(分担執筆)、羊土社
  • [Book] FRETプローブ2007

    • Author(s)
      小寺一平、永井健治
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      実験がうまくいく 蛍光・発光試薬の選び方と使い方 三輪佳宏編集(分担執筆)、羊土社
  • [Book] 発光性蛋白質を利用したバイオセンサーの開発2007

    • Author(s)
      永井健治
    • Total Pages
      17
    • Publisher
      バイオとナノの融合I新生命科学の基礎、北海道大学COE研究成果編集委員会(分担執筆)、北海道大学
  • [Remarks]

    • URL

      http://nano.es.hokudai.ac.jp/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 組み換えDNAの調整法2007

    • Inventor(s)
      永井健治、小寺一平
    • Industrial Property Rights Holder
      北海道大学
    • Industrial Property Number
      特願2007-215238
    • Filing Date
      2007-08-21
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 群青色蛍光タンパク質2007

    • Inventor(s)
      永井健治、友杉亘 松田知己
    • Industrial Property Rights Holder
      北海道大学
    • Industrial Property Number
      特願2007-203300
    • Filing Date
      2007-08-03

URL: 

Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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