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A new method to trace intracellular molecular dynamics in tissue

Research Project

Project/Area Number 19K22467
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 46:Neuroscience and related fields
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

Mikuni Takayasu  新潟大学, 脳研究所, 教授 (90786477)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywordsゲノム編集 / タンパク質 / 分子イメージング / 新規合成 / 細胞内ダイナミクス
Outline of Research at the Start

タンパク質の細胞内ダイナミクスを統合的に理解するには、既存タンパク質の細胞内輸送だけではなく、タンパク質の新規生合成の時空間的情報を知る必要がある。しかしながら、新規合成タンパク質を選択的にイメージングし、その機能を解析する良い方法はこれまで存在していない。本申請研究では、申請者が開発したゲノム編集による脳組織1細胞での内在性タンパク質の可視化技術と最先端の化学的ラベリングと光操作技術を組み合わせて、脳組織中の内在性の新規合成タンパク質を高精度かつハイスループットに可視化し、さらに時空間的に正確に不活性化する技術の確立を目指す。

Outline of Final Research Achievements

This project aimed to develop a high-throughput method to image specific newly synthesized proteins in brain tissue. Toward this aim, I used an in vivo genome editing and molecular imaging technique, termed SLENDR and vSLENDR, and chemical labeling techniques to establish a method to image a specific protein that is synthesized in a distinct time window in brain tissue. Using this method, I succeeded in imaging a specific endogenous protein that is synthesized in only 2 hours in mouse brain tissue. I then tried to apply this method to more than 10 different proteins by making constructs for SLENDR and vSLENDR techniques.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞は必要に応じて分子を新規に生合成することで、外的要因や内部需要に迅速かつ正確に対応する。脳では、タンパク質の新規合成は、神経回路の形成やリモデリングなど様々な過程に不可欠であることが知られている。ゆえに、新規合成タンパク質を特異的に観察する方法は、様々な脳内過程における細胞内プロセスを分子レベルで理解するために重要である。本研究では、これまで困難であった「特定のタンパク質の新規合成をスループット良くイメージングする方法」を開発した。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 6 results)

  • [Journal Article] Methodological approaches to understand the molecular mechanism of structural plasticity of dendritic spines2020

    • Author(s)
      Mikuni Takayasu、Uchigashima Motokazu
    • Journal Title

      European Journal of Neuroscience

      Volume: in press Issue: 8 Pages: 6902-6911

    • DOI

      10.1111/ejn.14734

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Correlative Ultrastructural Analysis of Functionally Modulated Using Automated Tape-Collecting Ultramicrotome and SEM Array Tomography2020

    • Author(s)
      Sun Ye、Thomas Connon、Mikuni Takayasu、Guerrero-Given Debbie、Yasuda Ryohei、Kamasawa Naomi
    • Journal Title

      Volume Microscopy

      Volume: 155 Pages: 121-149

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-0691-9_7

    • ISBN
      9781071606902, 9781071606919
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Genome editing-based approaches for imaging protein localization and dynamics in the mammalian brain2020

    • Author(s)
      Mikuni Takayasu
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: 150 Pages: 2-7

    • DOI

      10.1016/j.neures.2019.04.007

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Genome editing-based approaches for single-cell molecular imaging in brain tissue2020

    • Author(s)
      Mikuni Takayasu
    • Organizer
      第43回日本神経科学大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生体脳でのゲノム編集技術の開発と脳病態の理解への応用2020

    • Author(s)
      三國貴康
    • Organizer
      第62回小児神経学会学術集会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Development and application of genome editing technologies in the mammalian brain in vivo2019

    • Author(s)
      Mikuni Takayasu
    • Organizer
      Neuro2019(第42回日本神経科学大会)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 内在性タンパク質の局在と動態の網羅的1細胞解析のための技術SLENDR2019

    • Author(s)
      Mikuni Takayasu
    • Organizer
      第92回日本生化学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 脳組織内1細胞での内在性タンパク質の網羅的局在・動態解析2019

    • Author(s)
      Mikuni Takayasu
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 生体脳内ゲノム編集技術の開発と応用2019

    • Author(s)
      Mikuni Takayasu
    • Organizer
      次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2019-07-04   Modified: 2022-01-27  

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