2021 Fiscal Year Annual Research Report
蛍光偏光を用いた等方性分解能顕微鏡の開発と細胞膜動態の可視化
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19KK0198
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大場 雄介 北海道大学, 医学研究院, 教授 (30333503)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤岡 容一朗 北海道大学, 医学研究院, 講師 (70597492)
佐藤 絢 北海道大学, 医学研究院, 博士研究員 (90854662)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2022-03-31
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| Keywords | 蛍光顕微鏡 / 偏光顕微鏡 / 等方性分解能 / 蛍光タンパク質 / 異方性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
緑色蛍光タンパク質（GFP）の持つ異方性を活用した角度センサーを開発した。これは二つの膜局在化シグナル配列を用いて GFPを細胞膜に二箇所で固定したもので、GFPの発色団の向きと細胞膜の相対角度を一定に保った形で固定が可能となる。これによって、膜の傾きや曲率の変化により膜の 蛍光偏光の角度が変化する。
また、これらの膜局在化シグナルを様々な他の膜局在化シグナルに入れ替えた改変型角度センサー群も構築し、より高感度に膜の角度変化を検出すること、および細胞外刺激に応答して細胞膜の組成の変化を蛍光偏光の変化として検出することに成功した。
さらに、角度センサーによって細胞膜の角度変化を計測するための全反射型蛍光偏光顕微鏡を自作し、稼働させている。この顕微鏡においては、励起光のxy方向のみの偏光を均一に、z方向成分のみについて任意の向きに固定することが可能である。よって、この光学系を用いて上記の角度センサー群を発現する細胞を観察することで、一分子分解能による細胞膜の角度変化を測定した。この観察系を用いてインクレチンの一つGLP-1の分泌過程を直接捉えることに世界で初めて成功した。
顕微鏡の性能確認には、共同研究先のアメリカ合衆国マサチューセッツ州ウッズホールの海洋生物学研究所 Marine Biological Laboratory（MBL）のRudolf Oldenbourg博士およびResearch AdministratorのDana Mock-Munoz de Luna氏とコンタクトをとり2020年度および2021年度の渡航予定を調整し、physiology course開催時期に訪問することを計画していたが、コロナ禍のため結果本年度も実現しなかった。顕微鏡のせ性能確認についてはオンラインでの打ち合わせにより必要最低限の事項を実施しているのが現状である。
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