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
| Project/Area Number |
19KK0198
|
|---|
| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 48:Biomedical structure and function and related fields
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
大場 雄介 北海道大学, 医学研究院, 教授 (30333503)
|
|---|
| 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, 学術研究員 (90854662)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2022-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
|
| Budget Amount *help |
¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
|
|---|
| 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 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
ダイナミックな生命現象を理解には、空間軸（x, y, z 軸）と時間軸（t 軸）の4次元すべてに関する情報が必要である。しかし、技術的限界からこの4次元情報すべての高分解能計測は不可能である。本研究では、蛍光の偏光と異方性を活用し、これまであまり注目されていなかった分子の「向き」を検出することで、すべての方向において等しい分解能と高い時間分解能を有する観察系を構築する。これにより、エンドサイトーシスの初期過程など 細胞膜のダイナミクスの観察が可能となる。将来的には「角度」あるいは「向き」に着目した生物学の新領域の開拓や、生体膜のダイナミクスを理解する学術基盤の構築を目指したい。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
緑色蛍光タンパク質 green fluorescent protein（GFP）の持つ異方性anisotropyを活用した角度センサーEGFPpalCAAXを開発した。これは二つの膜局在化シグナル（パルミチン酸化配列 palmitoylation signalとファルネシルカ配列 CAAX box）によってGFPを細胞膜に固定したもので、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た。
また、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、稼働させた。この顕微鏡においては、xy方向には視野において励起光の偏光は均一であるが、ｚ方向成分については任意の向きに固定することが可能である。よって、この光学系によって、上記の角度センサーを活用することで、一分子分解能による細胞膜の角度変化の測定が可能となった。現在はこの顕微鏡を用いて膜の動態観察している。また、上記で開発した角度センサーの性能評価も進めている。
共同研究先の米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年度の渡航予定を調整した。具体的にはphysiology course開催時期に訪問することを検討している。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
おおむね調書に記載通りの進捗であるため。
|
| Strategy for Future Research Activity |
2020年度に共同研究先を訪問して偏光顕微鏡開発を行う予定であったが、米国および日本でのCOVID-19の拡大により、目処が立たなくなってきた。研究計画の順序を変更したり、オンラインでの会議により補完したりすることで、2020年度の研究を推進し、全研究期間終了後には当初の計画どおりあるいはそれ以上の成果を出せるように、工夫をしながら進める予定です。
|
Report
(1 results)
Research Products
(19 results)
-
[Journal Article] Calcium Wave Promotes Cell Extrusion2020
Author(s)
Takeuchi Y、Narumi R、Akiyama R、Vitiello E、Shirai T、Tanimura N、Kuromiya K、Ishikawa S、Kajita M、Tada M、Haraoka Y、Akieda Y、 Ishitani T、Fujioka Y、Ohba Y、Yamada S、Hosokawa Y、Toyama Y、Matsui T、Fujita Y
-
Journal Title
Current Biology
Volume: 30
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Localization of BCR-ABL to Stress Granules Contributes to Its Oncogenic Function2019
Author(s)
Sayaka Kashiwagi, Yoichiro Fujioka, Takeshi Kondo, Aya O. Satoh, Aiko Yoshida, Mari Fujioka, Hitoshi Sasajima, Maho Amano, Takanori Teshima, Yusuke Ohba
-
Journal Title
Cell Struct. Funct.
Volume: 44
Issue: 2
Pages: 195-204
DOI
ISSN
0386-7196, 1347-3700
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
-
[Journal Article] Folding Latency of Fluorescent Proteins Affects the Mitochondrial Localization of Fusion Proteins2019
Author(s)
Sayaka Kashiwagi, Yoichiro Fujioka, Aya O. Satoh, Aiko Yoshida, Mari Fujioka, Prabha Nepal, Atsushi Tsuzuki, Ozora Aoki, Sarad Paudel, Hitoshi Sasajima, Yusuke Ohba
-
Journal Title
Cell Struct. Funct.
Volume: 44
Issue: 2
Pages: 183-194
DOI
ISSN
0386-7196, 1347-3700
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
-
[Journal Article] Development of Immortalized Human Tumor Endothelial Cells from Renal Cancer2019
Author(s)
Nako Maishi, Hiroshi Kikuchi, Masumi Sato, Hiroko Nagao-Kitamoto, Dorcas A. Annan, Shogo Baba, Takayuki Hojo, Misa Yanagiya, Yusuke Ohba, Genichiro Ishii, Kenkichi Masutomi, Nobuo Shinohara, Yasuhiro Hida, Kyoko Hida
-
Journal Title
International Journal of Molecular Sciences
Volume: 20
Pages: 4595-4595
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
-
[Journal Article] Clinical efficacy and safety of first-line nilotinib therapy and evaluation of the clinical utility of the FRET-based drug sensitivity test2019
Author(s)
Kondo T, Fujioka M, Fujisawa S, Sato K, Tsuda M, Miyagishima T, Mori A, Iwasaki H, Kakinoki Y, Yamamoto S, Haseyama Y, Ando S, Shindo M, Ota S, Nishio M, Kurosawa M, Ohba Y, Teshima T, on behalf of the North Japan Hematology Study Group (NJHSG).
-
Journal Title
International Journal of Hematology
Volume: 110
Pages: 482-489
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
