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1989 Fiscal Year Annual Research Report

生体膜と電場との相互作用に関する総合的研究

Research Project

Project/Area Number 63302070
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

桐野 豊  九州大学, 薬学部, 教授 (10012668)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 美宅 成樹  東京農工大学, 工学部, 助教授 (10107542)
木下 一彦  慶応大学, 理工学部, 教授 (30124366)
葛西 道生  大阪大学, 基礎工学部, 教授 (40022595)
岡田 泰伸  京都大学, 医学部, 講師 (10025661)
稲葉 浩子  放射線医学総合研究部, 遺伝研究所, 主任研究官 (70159953)
Keywords電気穿孔法 / 電気的細胞融合法 / パルスレ-ザ-顕微鏡 / 遺伝子移入 / リン脂質平面膜 / リポソ-ム / 起電性イオンポンプ
Research Abstract

昨年度に続いて、細胞を電場によって操作する技術(電気穿孔法、誘電泳動法、電気融合法等)について、直接観察による検討をすすめると共に、これまで未開拓であった種々の細胞現象に対する電場効果を調べる手法を開発し、いくつかの興味深い知見を得た。
主な研究成果を箇条書にする。(1)パルスレ-ザ-顕微鏡という新しい機器を開発し、これを用いて、細胞電気穿孔過程をマイクロ秒の時間分解能、マイクロメ-トルの空間分解能で解析した。その結果、穿孔は、誘起膜電位が閾値を越えると1マイクロ秒以内に起きることが分かった。脂質膜でも同様の現象が観察され、特に直径数マイクロメ-トルの大きな孔の形成も見られたことは特筆するに値する。(2)電気的細胞融合の機構を検討し、内因性チオ-ルプロテア-ゼが関与していることを見出した。(3)電気穿孔法による遺伝子移入の至適条件を検討し、効率のよい標準実験法を確立した。(4)電気穿孔により細胞膜に生じた孔の修復機構を検討し、これが二価金属イオンにより加速されることを見出した。(5)起電性イオンポンプであるH^+-ATPase及びCa^<2+>-ATPaseの能動輸送機構の電気生理学的解析を行うため、プロテオリポソ-ムからリン脂質平面膜に組み込む方法を開発し、起電性の直接的証明、外部電場の影響、速度論的解析を行った。(6)リポソ-ム中において、チュ-ブリンを重合させることにより、突起を持つリポソ-ムを形成できた。同様のリポソ-ムに高周波電場を印加することによりリポソ-ムの変形を起こすことができた。(7)直径100nm程度の膜小胞の融合過程を、電流、容量、画像の同時計測により実時間で測定するシステムを開発した。また、ヘルパ-T細胞が抗原提示細胞により活性化される際の細胞内カルシウム動態と膜電位変化を同時計測する手法を開発した。こうして、広範な細胞現象に対する電場効果を追究する方途が開かれた。

  • Research Products

    (45 results)

All Other

All Publications (45 results)

  • [Publications] Kirino,Y.,Hirashima,N.& Saito,Y.: "Patch-Clamp Measurement of Ion Channels in Biomembrane Vesicles Reconstituted into Giant Proteoliposomes by Freeze-Thawing without Use of Detergent" Methods in Nurosciences. 4. (1990)

  • [Publications] Anzai,K.,et al.: "Formation of Ion Channels by Synthetic Basic Peptides in Planar Lipid Bilayer Membrane" Biochimica et Biophisica Acta.

  • [Publications] Wakamatsu,M.,et al.: "Effects of Anesthetic and Related Agents on Calciuminduced Calcium Release from Sarcoplasmic Reticulum Isolated from Rabbit Skeletal Muscle" Journal of Anesthetics. 3. 1-9 (1989)

  • [Publications] Anzai,K.,et al.: "Ion Channel Activity of Synthetic Basic Peptides in Planar Lipid Bilayer" Journal of Pharmacobio-Dynamics. 12. s-122 (1989)

  • [Publications] Anzai,K.,Yoshida,M.& Kirino,Y.: "Change in Intravesicular Volume of Liposomes by Freeze-Thawing Treatment as Studied by the ESR Stopped-Flow Technique" Biochemica et Biophysica Acta. 1021. 21-26 (1990)

  • [Publications] Nishie,I.,Anzai,K.,& Kirino,Y.: "Measurement of Steady-State Ca-Pump Current Caused by Purified Ca-ATPase of Sarcoplasmic Reticulum Incorporated into a Plannar Bilayer Lipid Membrane" Journal of Biological Chemistry. 265. 2488-2491 (1990)

  • [Publications] H.Hama-Inaba,T.Nishimoto M.Ohtsubo,K.Sato,M.Kasai: "Standard method of electroporation for introduction of plasmid and cosmid DNAs to mammalian cells" Studia Biophysica. 130. 193-196 (1989)

  • [Publications] H.Hama-Inaba,K.Sato,T.Nishimoto,M.Ohtsubo,M.Kasai: "Establishment and application of a standard method of electroporation for introduction of plasmid and cosmid DNAs to mammalian cells" Bioelectrochemistry and Bioenergetics. 21. 355-366 (1989)

  • [Publications] S.Oiki,T.Ohon-Shosaku,Y.Okada: "Electric currents associated with directed migration of fibroblasts." Biological Bullentin. 176(S). 123-125 (1989)

  • [Publications] S.Ueda,Y.Okada: "Acid secretagogues induce Ca^<2+> mobilization coupled to K^+ conductance activation in rat parietal cells in tissue culture." Biochemica et Biophysica Acta. 1012. 254-260 (1989)

  • [Publications] T.Yada,S.Oiki,S.Ueda,Y.Okada: "Intestinal secretagogues increase cytosolic Ca^<2+> concentration and K^+ conductance in a human intestinal epitheliac cell line." Journal of Membrane Biology. 112. 159-167 (1989)

  • [Publications] 岡田泰伸: "電気的細胞融合と電気的遺伝子移入" 実験医学. 7. 87-91 (1989)

  • [Publications] Kouyama,T.,et al.: "Correlation between Internal Motion and Emission Kinetics of Tryptophan Residues in Proteins" Eur.J.Biochem.182. 517-521 (1989)

  • [Publications] Itoh,H.,et al.: "Multi-Shot Pulsed Laser Fluorescence Microscope System" Proc.SPIE. (1990)

  • [Publications] Utsunomiya,N.Nakanishi,M.Arata,Y.: "Unidirectional Inhibition of Early Signal Transduction of Helper T-cells by Cloned Supprressor T-cells" International Immunol.1. 460-463 (1989)

  • [Publications] Mizuguchi,J.Utsunomiya,N.Nakanishi,M.: "Differential Sensitivity of Anti-IgM-induced and NaFinduced Inositol Phospholipid Metabolism to Serne Protease Inhibitors in BAL17 B Lymphoma Cells" Biochem.J.263. 641-646 (1989)

  • [Publications] Mizouchi,T.Asano,Y.Nakanishi,M.: "A Selective Signal Defection Helper T-cells Induced by Antigen Presenting Cells from Mice with Acquired Immunodeficiency Syndrome" J.Immunol.(1990)

  • [Publications] 中西守: "T細胞の抗原認識と情報処理" 薬学雑誌. 109. 707-717 (1989)

  • [Publications] 中西守: "T細胞の活性化と細胞内カルシウムイオンの動態" 細胞工学. 18. 271-274 (1989)

  • [Publications] Kagawa,Y.,Ohta,S.,Yohda,M.,Hamamoto,T.and Hirata,H.: "Biotechnological Applications of Thermophilic ATP Synthase:Membrane Electronics and Genetics." J.Membr.Sci.41. 237-247 (1989)

  • [Publications] Muneyuki,E.,Kagawa,Y.and Hirata,H.: "Steady State Kinetics of Protein Translocation Catalyzed by Thermophilic F_0F_1 ATPase Reconstituted in Planar Bilayer Membranes." J.Biol.Chem.264. 6092-6096 (1989)

  • [Publications] Tsuda,M.,Tsuda,T.and Hirata,H.: "Cyclic Nucleotides and GTP Analogues stimulate Light-induced Phosphorylation of Octopus Rhodopsin." FEBS Lett.257. 38-40 (1989)

  • [Publications] Matsushita,T.,Hirata,H. and Kusaka,I.: "Calcium Channels in Bacteria…Purification and Characterization." Ann.N.Y.Acad.Sci.560. 426-429 (1989)

  • [Publications] N.Yanagihara,M.Suwa and S.Mitaku: "A Theoretical Method of Distingishing Between Soluble and Membrane Proteins" Biophys.Chem.

  • [Publications] Norimitsu Hirose,Kazunori Yamamoto and Shigeki Mitaku: "Ultrasonic Measurement Of Lipid Bilayer Transition In The Presence Of Melittin" Japan.J.Appl.Phys.

  • [Publications] 加藤知、宮本宏: "生体試料の走査トンネル顕微鏡観測" 生物物理. 30. (1990)

  • [Publications] Sokabe,M.: "The structure and dynamics of patch clamped membranes" J.Cell Biol.

  • [Publications] Sokabe,M.: "Quantitative videomicroscopy of patch clamped membranes:stress strain,capacitance,and stretch channel activation" Science.

  • [Publications] Sokabe,M.: "Effects of ions drugs on the responses of sensory axon terminals of decapsulated frog muscle spindle" Neurosci.Res.

  • [Publications] Nomura,K.: "Aminoglycoside blockade of Ca activated K channel from rat brain synaptosomal membranes incorporated into planar bilayers" J.Membr.Biol.

  • [Publications] 曽我部正博: "機械受容器変換・符号化機序におけるCAMPの関与" 生物物理. 29. 111-117 (1989)

  • [Publications] 桐野豊: "“電子スピン共鳴"(新基礎生化学実験法第5巻、「高次構造・状態分析」松橋通生、中島暉躬編)" 丸善, 107-126 (1989)

  • [Publications] 桐野豊、小沢俊彦: "ESR実験法" 廣川書店,

  • [Publications] Shigemori,M.,et al.: "Electroporation of Cell Membrane under a Pulsed Laser Fluorescence Microscope,in “Dynamic Behabior of macromolecules,Colloids,Liquid Crystals and Biological Systems by Optical and Electro-optical Methods"(Watanabe,H.,ed.)" Hirokawa Publishing Co.(Tokyo), 311-316 (1989)

  • [Publications] 岡田泰伸: "臨床生理学シリ-ズ(3)胃" 南山,

  • [Publications] T.Ohno-Shosaku,Y.Okada: "Role of proteases in electrofusion of mammalian cells.In “Electroporation and Electrofusion in Cell Biology" Pienum Publishing Corporation(Eas.,E.Neumann,A.E.Sowers,C.A.iordan), 9 (1989)

  • [Publications] Kinosita,K.,Jr.,et al.: "Submicrosecond Imaging under a Pulsed-Laser Fluorescence Microscope.Electroporation of Cell Membrane Time-and Space-Resolved.in “Science on Form"(ed.,Ishizaka,S.)" KTK Scientific Publishers(Tokyo), (1990)

  • [Publications] 木下一彦、神山勉、池上明: "蛍光、蛍光偏光、新基礎生化学実験法第5巻(中島暉躬編)" 丸善, 69-84 (1989)

  • [Publications] 木下一彦: "蛍光新生化学実験講座第1巻(日本生化学会編)" 東京化学同人, (1990)

  • [Publications] 木下一彦: "-瞬を見る(パルスレ-ザ-顕微鏡)限界を越える生物顕微鏡-見えないものを見る(宝谷紘一、木下一彦編)" 学会出版センタ-, (1990)

  • [Publications] 美宅成樹、幾田一哉、柳原憲那、諏訪牧子: "蛋白質核酸酵素造刊号「視覚の分子メカニズム」「膜タンパク質における立体構造の予測法」" 共立出版、東京,

  • [Publications] Hiroshi Miyamoto and Hirokazu Hotani: "Dynamics of Microtubules,Proceeding of 14th International Symposium Division of Biophysics" Taniguchi Foundation, 415 (1989)

  • [Publications] 宮本宏、石渡信一 他: "生体物理工学" 丸善株式会社, (1990)

  • [Publications] Sokabe,M.: "Towards a quantitative study of stretch activated channel.In “Comparative Aspects of Mechanoreceptor Systems"" Springer Verlag(Heidelberg),

  • [Publications] Ito,F.: "Effects of intracellular calcium on thr frog muscle spindle in relation to cyclic AMP action.In“Mechanoreceptor"" Plenum Press, 195-199 (1988)

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Published: 1993-03-26   Modified: 2016-04-21  

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