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超高速・超高感度微小変位計測装置の開発と細胞膜タンパク質研究への応用

研究課題

研究課題/領域番号 08558075
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 生物物理学
研究機関大阪大学 (1997)
東京大学 (1996)

研究代表者

佐甲 靖志  大阪大学, 医学部, 助手 (20215700)

研究分担者 堀口 千代春  浜松ホトニクス(株), 主任研究員
研究期間 (年度) 1996 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
8,900千円 (直接経費: 8,900千円)
1997年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
1996年度: 6,900千円 (直接経費: 6,900千円)
キーワード膜蛋白質 / 膜骨格 / 細胞骨格 / ブラウン運動 / 4分割フォトダイオード / 光学顕微鏡 / 変位計測 / 振動計測 / 細胞膜 / 膜タンパク質
研究概要

4分割型のアバランシェフォトダイオードを光検出器とする、微小変位測定装置を開発した。エクスターナルキャビティーダイオードレーザー(発振波長810nm)を光源とする反射偏光顕微鏡を作成した。光検出器と顕微鏡のインターフェースを行った。さらに、光検出器のS/Nが最大になるように冷却温度と引加電圧の最適化を行った。
ゲル中に固定した直径10-100nmの金コロイド粒子を標準試料として、装置の基本性能を測定した。静止した試料で0.5-2V/chの信号強度と、100以上のS/Nが得られた。この信号強度において、0から17MHzの周波数帯域(-3dB)で測定が可能であることが確かめられた。この値は、初めに期待した周波数帯域0-1MHzを上回るものである。
標準試料をピエゾステージを用いて周期的に動かし、装置の位置検出精度を測定した。顕微鏡の総合倍率を375倍として、試料上で直径200nmの範囲で位置測定を行うことが可能であり、位置検出精度は3nmであった。電源電圧の揺らぎが現在の位置精度を規定しており、装置自体は1nmよりも良い精度を持っているものと考えられる。
この装置を利用して、細胞骨格系に結合した膜蛋白質の運動を測定した、骨格系に結合し1μm以上のマクロなレベルでは静止している膜蛋白質が、ミリ秒の時間分解能では数百nmの範囲で束縛されたプラウン運動をおこなっていることが明らかとなり、細胞膜骨格の柔軟性や、膜蛋白質の輸送を示唆する結果を得た。

報告書

(3件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (19件)

  • [文献書誌] Kusumi,A.& Sako,Y.: "Cell surface organization by the membrane skeleton." Curr.Opin.Cell Biol.8. 566-574 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sako,Y.et al: "Comparison of two-photon excitation laser scanning microscopy with UV-confocal laser scanning microscopy in 3-dimensional calcium imaging using the fluorescence indicator Indo-1" J.Microscopy. 18.5. 9-20 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sako,Y.et al.: "Cytoplasmic regulation of the movement of E-cadherin on the free cell surface as studied by optical tweezers and single particle tracking : corralling and tethering by the membrane skeleton." J.Cell Biol.140. 1227-1240 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takeuch,M.,Sako,Y.,et al.: "Structure of the erythrocyte membrane skeleton as observed by atmic force microscopy." Biophys.J.74. 2171-2183 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomishige,M.,Sako,Y.& Kusumi,A.: "Hop diffusion of band3 across the membrane skeleton barriers in the erythrocyte membrane." J.Cell Biol.142. 989-1000 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kusumi,A.,Sako,Y.,et al.: "Application of laser tweezers to studies of the fences and tethers of the membrane skeleton which regulate the movements of plasma membrane proteins." Methods Cell Biol.55. 174-194 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kusumi, A.and Sako, Y.: "Cell surface organization by the membrane skeleton." Curr.Opin.Cell Biol.8. 566-574 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sako, Y., Sekihata, A., Yanagisawa, Y., Yamamoto, M., Shimada, Y., Ozaki, K., and Kusumi, A.: "Comparison of two-photon excitation laser scanning microscopy with UV-confocal laser scanning microscopy in 3-dimensional calcium imaging using the fluorescence indicator Indo-1." J.Microscop. 185. 9-20 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sako, Y., Nagafuchi, A., Tsukita, S., Takeichi, M., and Kusumi, A.: "Cytoplasmic regulation of the movement of E-cadherin on the free cell surface as studied by optical tweezers and single particle tracking : corralling and tethering by the membrane skeleton." J.Cell Biol.140. 1227-1240 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takeuchi, M., Miyamoto, H., Sako.Y., Komizu, H., and Kusumi, A.: "Structure of the erythrocyte membrane skeleton as observed by atmic force microscopy." Biophys.J.74. 2171-2183 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomishige, M., Sako, Y., and Kusumi, A.: "Hop diffusion of band3 across the membrane skeleton barriers in the erythrocyte membrane." J.Cell Biol.142. 989-1000 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kusumi, A., Sako, Y., Fujiwara, T., and Tomishige, M.: Application of laser tweezers to studies of the fences and tethers of the membrane skeleton which regulate the movements of plasma membrane proteins.Method.Cell Biol.55, "Laser Tweezers in Cell Biology", Sheetz, M.P.ed.Academic Press, 174-194

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sako.Y.: "Comparison of two-photon excitation laser scanning microscopy with UV-confocal laser scanning microscopy in 3-dimensional calcium imaging using the fluorescence indicator Indo-1." J.Micros.185. 9-20 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Kusumi,A.: "Application of laser tweezers to studies of the fences and tethers of the membrane skeleton which regulate the movements of plasma membrane proteins." Method.Cell Biol.55. 174-194 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Sako,Y.: "Cytoplasmic regulation of the movement of E-cadherin on the free cell surface as studied by optical tweezers and single particle tracking : corralling and tethering by the membrane skeleton." J.Cell Biol.(in press).

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Takeuchi,M.: "Structure of erythrocyte membrane skeleton as observed by atmic force microscopy." Biophys.J.(in press).

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Sako,Y.et al.: "Comparison of two-photon excitation laser scanning microscopy with UV-confocal laser scanning microscopy in 3-dimensional calcium imaging using the fluorescence indicator Indo-1" J.Microscopy. 185(in press). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 佐甲靖志、富重道雄、藤原敬宏: "光ピンセット法とその細胞膜研究への応用" ファルマシア. 32. 271-275 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 佐甲靖志: "光学顕微鏡で見る分子の世界" 「電子顕微鏡 基礎技術と応用1996」. 135-142 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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