2016 Fiscal Year Annual Research Report
The spatial patterning mechanisms of cytoskeletons and focal adhesions analyzed by multitarget super-resolution microscopy
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26440091
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
木内 泰 京都大学, 医学研究科, 准教授 (70443984)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 細胞骨格 / 超解像顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞移動は、アクチン細胞骨格、微小管、中間径フィラメントといった細胞骨格構造や細胞外基質との接着構造（接着斑）を適切な空間パターンで分布させることで成し遂げられる。この空間パターンの形成機構を調べるために高密度・多重染色超解像顕微鏡法IRISを用いて、細胞骨格構造と接着構造の空間的な位置関係を光の回折限界以下の分解能で解析した。IRISは、標的に結合解離する蛍光プローブを用いて標的を可視化する。アクチン線維に結合解離するペプチドであるlifeactを用いてin vitroで重合させたアクチン線維を可視化したところ、１本のアクチン線維の太さは、23 nmの半値幅で可視化できた。さらに微小管、中間径フィラメント、接着斑を超解像可視化するため、各構造に局在する15種類のタンパク質から46個のフラグメントを作製し、18個の結合解離プローブを見出した。これらのプローブを用いて、同一の細胞で３つの細胞骨格と接着斑の多重染色超解像画像を得た。その結果、細胞の中心に近い領域では中間径フィラメントはアクチン線維に絡み付いて、微小管には絡まっていなかった。一方細胞の辺縁部では、逆に中間径フィラメントはアクチン線維には絡まらず、微小管に絡み付いていた。また接着斑やアクチンストレスファイバーの近傍では、微小管は接着斑の約100 nm上を走っていた。微小管の伸長をライブイメージングしてからIRIS超解像画像を得た結果、微小管はアクチンストレスファイバーに衝突を繰り返しながら、その伸長方向を３次元的に変化させていることが明らかになった。これらの結果は、それぞれの細胞骨格と接着斑は、相互に相互作用しながら空間的なネットワークを形成していることを示している。これらの研究成果は、Nature Methods、生体の科学、感染・免疫・炎症に報告した。
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