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単一生細胞成分の経時的ナノ分析:機能分子の採取・同定・注入法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15101004
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 ナノ材料・ナノバイオサイエンス
研究機関東京工業大学

研究代表者

猪飼 篤  東京工業大学, 大学院生命理工学研究科, 教授 (50011713)

研究分担者 長田 俊哉  東京工業大学, 大学院生命理工学研究科, 助教授 (00201997)
関口 博史  東京工業大学, 大学院生命理工学研究科, 助手 (00401563)
荒川 秀雄  (独)物質材料機構, ナノマテリアル研究所・バイオナノマテリアルグループ, アソシエイトディレクター (80211704)
研究期間 (年度) 2003 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
105,950千円 (直接経費: 81,500千円、間接経費: 24,450千円)
2006年度: 20,540千円 (直接経費: 15,800千円、間接経費: 4,740千円)
2005年度: 20,540千円 (直接経費: 15,800千円、間接経費: 4,740千円)
2004年度: 28,080千円 (直接経費: 21,600千円、間接経費: 6,480千円)
2003年度: 36,790千円 (直接経費: 28,300千円、間接経費: 8,490千円)
キーワードAFM / mRNA / 培養細胞 / ナノマニピュレーター / PCR / 細胞膜 / 膜タンパク質 / 生体分子 / ナノマニュピュレーター / 原子間力顕微鏡 / 細胞手術 / mRNA採取 / 膜タンパク質採取 / 遺伝子DNA導入 / 単一細胞の生化学 / 単一生細胞モニタ / 単一生細胞モニター / 単一生細胞の生化学 / 単一細胞モニター
研究概要

本研究課題では当該研究期間内につぎの事項の研究成果を挙げることができた。
1)膜タンパク質の特異的引き抜き過程におけるフォースカーブの解析から、当該膜タンパク質と細胞骨格の連鎖機構に関する情報をえる方法を開発した。
2)膜タンパク質の採取を行い、その同定法にけい光ラベルした抗体を用いた。赤血球膜タンパク質の採取は共有結合性架橋剤を用いる方法と、個々の膜タンパク質に特異的親和性を持つリガンドを用いる方法をとった。その結果を一般的な膜タンパク質採取法の指針とする方向を示した。
3)細胞内に原子間力顕微鏡探針を挿入し、細胞内のmRNAその他機能分子が吸着するのを待って引き上げ、その後、RT-PCRおよびPCRによる増幅反応を経て採取されたmRNAの種別を5種類にわたって同定する方法を完成した。
4)細胞膜を力学的および生化学的に穿孔し、細胞内構造の原子間力顕微鏡による影像を得る方法を開発した。
5)探針先端にDNAを吸着した原子間力顕微鏡探針を細胞内に挿入することにより、細胞内にDNAを溶かし込むことができた。その結果、GFPタンパク質の遺伝子が探針挿入後の培養細胞で発現された。この結果から将来より効率のよい、またDNAの注入の有無を明瞭に区別しながら発現実験を行うことができることを示した。
6)単一タンパク質分子の圧縮実験から、力学的操作の基本となるヤング率の値を精度よく求めることができた。この際、従来のHertzモデルの適用ではなく、試料の大変形を許すTataraによるモデルを適用することを始めて示した。

報告書

(5件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2007 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (25件) 図書 (1件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Pulling and Pushing Protein Molecules by AFM2007

    • 著者名/発表者名
      Ikai, A., Afrin, R., H.Sekiguchi
    • 雑誌名

      Current Nanoscience 3

      ページ: 17-29

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Force profiles of protein pulling with or without cytoskeletal interactions studied by AFM2006

    • 著者名/発表者名
      Afrin, R., Ikai, A
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun. 348

      ページ: 238-244

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Quantification of the number of EP3 receptors on a living CHO cell surface by the AFM2006

    • 著者名/発表者名
      Kim H, Arakawa H, Hatae N, Sugimoto Y, Matsumoto O, Osada T, Ichikawa A, Ikai A
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy 106

      ページ: 652-662

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Probability of Receptor Unbinding During Ligand Assisted Tether Elongation from the Red Cell Membrane2006

    • 著者名/発表者名
      Ikai, A., Afrin, R.
    • 雑誌名

      e-J. Surt. Sci. Nanotech. 4

      ページ: 273-275

    • NAID

      130004439008

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] AFM analysis of interaction forces between bio molecules using ligand-functionalized polymers2006

    • 著者名/発表者名
      Sekiguchi, H., Ikai, A., Hideo Arakawa, Shigeru Sugiyama
    • 雑誌名

      e-J. Surt. Sci. Nanotech. 4

      ページ: 149-154

    • NAID

      130004673790

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nanomechanics of Protein-Based Biostructures2006

    • 著者名/発表者名
      Ikai, A
    • 雑誌名

      AAPPS Bulletin 16

      ページ: 3-15

    • NAID

      10014029610

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Force profiles of protein pulling with or without cytoskeletal interactions studied by AFM2006

    • 著者名/発表者名
      Afrin, R., Ikai, A
    • 雑誌名

      Biochem.Biophys.Res.Commun. 348

      ページ: 238-244

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Quantification of the number of EP3 receptors on a living CHO cell surface by the AFM2006

    • 著者名/発表者名
      Kim H, Arakawa H, Hatae N, Sugimoto Y, Matsumoto 0, Osada T, Ichikawa A, Ikai A
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy 106

      ページ: 652-662

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Probability of Receptor Unbinding During Ligand Assisted Tether Elongation from the Red Cell Membrane2006

    • 著者名/発表者名
      Ikai, A., Afrin, R.
    • 雑誌名

      e-J.Surf.Sci.Nanotech. 4

      ページ: 273-275

    • NAID

      130004439008

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] AFM analysis of interaction forces between bio-molecules using ligand-functionalized polymers2006

    • 著者名/発表者名
      Sekiguchi, H., Ikai, A., Hideo Arakawa, Shigeru Sugiyama
    • 雑誌名

      e-J.Surf.Sci.Nanotech. 4

      ページ: 149-154

    • NAID

      130004673790

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Force profiles of protein pulling with or without cytoskeletals studied by AFM2006

    • 著者名/発表者名
      Afrin, R., Ikai, A
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun. 348

      ページ: 238-244

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Probability of Receptor Unbinding During Ligand Assisted Tether Elongation from the Red Cell Membrane2006

    • 著者名/発表者名
      Ikai, A., Afrin, R.
    • 雑誌名

      e-J. Surf. Sci. Nanotech. 4

      ページ: 273-275

    • NAID

      130004439008

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] AFM analysis of interaction forces between bio-molecules using ligand-functionalized polymers2006

    • 著者名/発表者名
      Sekiguchi, H., Ikai, A., Hideo Arakawa, Shigeru Sugiyama
    • 雑誌名

      e-J. Surf. Sci. Nanotech. 4

      ページ: 149-154

    • NAID

      130004673790

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Probability of Receptor Unbinding During Ligand Assisted Tether Formation from the Red Cell Membrane2006

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ikai, Rehana Afrin
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (in print)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Nanomechanics of Protein-Based Biostructures2005

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ikai
    • 雑誌名

      JSAP International. 12

      ページ: 4-15

    • NAID

      10014029610

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Local rigidity of a single protein molecule2005

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ikai
    • 雑誌名

      Biophysical Chemistry 116

      ページ: 187-191

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Pre-transition and Progressive Softening of Bovine Carbonic Anhydrase II as Probed by Single Molecule Atomic Force Microscopy02005

    • 著者名/発表者名
      Rehana Afrin, Mohammed T.Alam, Atsushi Ikai
    • 雑誌名

      Protein Science 14

      ページ: 1447-1457

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Mechanical perturbation-induced fluorescence change of green fluorescent protein.2005

    • 著者名/発表者名
      Kodama, T., Ohtani, H., Arakawa, H., Ikai, A.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 86

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of the destruction of biomolecules under compression force2005

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kodama, Hiroyuki Ohtani, Hideo Arakawa, Atsushi Ikai
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy 105

      ページ: 189-195

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Pre-transition and Progressive Softening of Bovine Carbonic Anhydrase II as Probed by Single Molecule Atomic Force Microscopy2005

    • 著者名/発表者名
      Rehana Afrin, Mohammad T.Alam, Atsushi Ikai
    • 雑誌名

      Protein Science (in print)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Nanomechanics of Protein-Based Biostructures2004

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ikai
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied.Physics 43

      ページ: 7365-7375

    • NAID

      10014029610

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantitative measurement of mRNA at different loci within an individual living cell.2004

    • 著者名/発表者名
      Uehara, H., Osada, T., Ikai, A.
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy 100

      ページ: 197-201

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] mRNA analysis of single living cells2003

    • 著者名/発表者名
      Osada, T., Uehara, H., Kim, H., Ikai, A.
    • 雑誌名

      Journal of Nanobiotechnology 1

      ページ: 2-9

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Extraction of Membrane Proteins from Living Cell Surface Using the Atomic Force Microscope and Covalent Crosslinkers2003

    • 著者名/発表者名
      Afrin R., Arakawa, H., Osada, T.Ikai, A.
    • 雑誌名

      Cell Biochemistry and Biophysics 39

      ページ: 101-118

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Unfolding Mechanics of Multiple OspA Substructures Investigated with Single Molecule Force Spectroscopy.2003

    • 著者名/発表者名
      Hertadi, R., Gruswitz, F., Silver, L., Koide, A., Koide, S., Arakawa H., Ikai A.
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology 333

      ページ: 993-1002

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] 走査型プローブ顕微鏡:最新技術と予測2005

    • 著者名/発表者名
      猪飼 篤(分担)
    • 総ページ数
      200
    • 出版者
      丸善株式会社
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [文献書誌] R.Hertadi, F.Gruswitz, L.Silver, A.Koide, S.Koide, H.Arakawa, A.Ikai: "Unfolding mechanics of multiple OspA substructures investigated with single molecule force spectroscopy"J.Mol.Biol.. 333. 993-1002 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Ikai, R.Afrin, H.Sekiguchi, T.Okajima, M.T.Alam, S.Nishida: "Nano-Mechanical Methods in Biochemistry using Atomic Force Microscopy"Current Protein and Peptide Science. 4. 181-193 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sekiguchi, T.Okajima, H.Arakawa S.Maeda, A.Takashima, A.Ikai: "Frequency shift feedback imaging in liquid for biological molecules"Applied Surface Science. 210. 61-67 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sekiguchi, H.Arakawa, H.Taguchi, T.Ito, R.Kokawa, A.Ikai: "Specific Interaction between GroEL and Denatured Protein Measured by Compression-Free Force Spectroscopy"Biophysical Journal. 85. 484-490 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 猪飼 篤, 岡嶋孝治, 荒川 秀雄: "単一タンパク質分子の力学的延伸とレオロジー実験"トライボロジスト. 49. 49-55 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Okajima, H.Arakawa, M.T.Alam, H.Sekiguchi, A.Ikai: "Dynamics of a partially stretched protein molecule studied using an atomic force microscope"Biophysical Chemistry. 107. 51-61 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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