2013 Fiscal Year Annual Research Report
FIB/SEMを用いたヌクレオソームトモグラフィーによる染色体内部構造の解明
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25252064
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
福井 希一 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00311770)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内山 進 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90335381)
高田 英昭 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20455207)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 染色体 / ヌクレオソーム / 染色体スキャフォールド / クロマチン / 収束イオンビーム/走査電子顕微鏡 / 構造化照明顕微鏡 / イオン液体 |
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| Research Abstract |
本研究においては、１９世紀に発見された遺伝情報の担体である染色体の内部構造が現在に至るも解明されていない現状に鑑み、その最終的な解決を図ることを目的とした。申請者らはそのため、従来の染色体の構造解析研究では基本的には全てが電子顕微鏡、原子間力顕微鏡などを用いたクロマチン繊維の可視化によるアプローチがとられていたところに注目し、それとは全く別の新しいアプローチを採用することとした。すなわち、染色体内部の全ヌクレオソームの可視化・さらには３次元空間へマッピングすることから染色体の内部構造解析を行う。そのため２０１３年度には、染色体内のヌクレオソームの可視化のために収束イオンビーム/走査電子顕微鏡（ＦＩＢ/ＳＥＭ）トモグラフィー法を用いた新しい種々の実験方法を検討し、アモルファス化を伴うダメージ層の生成、汗かき効果、Ga＋イオンの埋め込み効果などがヒトおよびオオムギ染色体を用いた場合にはどのように生成しデーターに影響するのかを検討した。さらに、従来から進めてきたFIB/SEMトモグラフィーおよび構造化照明顕微鏡（ＳＩＭ）を用いて染色体の内部構造に関する結果を取りまとめたところ、染色分体中央部のタンパク質の骨格をなす、クロモソームスキャッフォールドとよばれる構造が２重らせん構造を取っていることを明らかにした。また、その為の染色体試料の作成には常温常圧下では液体状態で存在する塩であるイオン液体を用いた。イオン液体は塩であることから高真空中でも揮発することがない。かつ塩であることから導電性でイオン電導度は10-5～10-2 S cm-1程度もの値が報告されている。 さらに耐熱性が高く４００度でも物性変化が少ないことが知られている。 親水性のイオン液体を用いれば生物試料に対しても親和性が高いコーティング剤として利用可能であり、今後の研究に有用であることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初予定した、染色体を対象とした収束イオンビーム/走査電子顕微鏡（ＦＩＢ/ＳＥＭ）トモグラフィー法の条件検討やイオン液体を用いた染色体標本作成法の条件検討に加えて、染色分体の中軸をなすタンパク質からなる染色体スキャフォールドが互いによじれた２重らせん構造をとることをＦＩＢ/ＳＥＭトモグラフィー法と構造化照明顕微鏡（ＳＩＭ）を用いて明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画書通りに本研究課題を進める。新しい要素としてユニバーシティ・カレッジ・ロンドンに設置されたＦＩＢ/ヘリウムイオン顕微鏡（ＦＩＢ/ＨＩＭ）の組み合わせユニットと同等の能力を発揮できるユニットの組み合わせを産総研とともに検討し、可能であればそれを用いたヌクレオソームの可視化にも取り組む。
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[Journal Article] Stimulated Raman spectral microscope using synchronized Er- and Yb-fiber lasers.2014
Author(s)
Nose, K., Kishi, T., Ozeki, Y., Kanematsu, Y., Takata, H.,Fukui, K., Takai, Y. and Itoh, K.
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 53
Pages: 052401-1/-9
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] The effect of magnesium ions on chromosome structure as observed by Helium Ion Microscopy.2013
Author(s)
Dwiranti, A., Hamano, T., Takata, H., Nagano, S., Hongxuan Guo, Onishi, K., Wako, T., Uchiyama, S. and Fukui, K.
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Journal Title
Microsc. Microanal.
Volume: 20
Pages: 184-188.
Peer Reviewed
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[Journal Article] ASURA (PHB2) interacts with scc1 through chromatin.2013
Author(s)
Equilibrina, I., Matsunaga, S., Morimoto, A., Hashimoto, T. Uchiyama, S., Fukui, K.
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Journal Title
Cytogenet. Genome Res.
Volume: 139
Pages: 225-233
Peer Reviewed
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[Presentation] Chromosome observation by scanning electron microscopy using ionic liquids.2013
Author(s)
Dwiranti, A., Mochizuki, E., Kuwabata, S., Takaoka, A., Uchiyama, S., Fukui,K.
Organizer
19th International Chromosome Conference
Place of Presentation
Bologna Universitate
Year and Date
20130902-20130906
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[Book] Advances in Imaging Methods on Plant Chromosomes. In: S Dutta Gupta, Yasuomi Ibaraki eds., Plant Image Analysis: Fundamentals and Applications.2014
Author(s)
Wako, T., Kato, S., Ohmido, N., Fukui, K.
Total Pages
400
Publisher
CRC Press, Boca Raton, FL, USA
