細胞における膜タンパク質の膜内動態予測法の開発

• 研究課題/領域番号: 15K14509
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 上田 昌宏 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (40444517)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: １分子イメージング / 膜たんぱく質 / 拡散 / １分子トラッキング / 脂質ラフト / 細胞性粘菌 / 膜タンパク質

研究成果の概要

本研究では、多数の膜タンパク質について生細胞内で１分子拡散動態解析を行い、その運動性（運動モードや拡散性）を網羅的に解析する手法を確立した。その実現のために、（１）ハイスループット化した細胞内１分子顕微鏡の開発、（２）計測対象となる蛍光標識タンパク質の安定発現株の作成、（３）１分子トラッキングと拡散統計解析の自動化を実施した。これら全ての項目について目標を達成した。こうした網羅的解析により、膜タンパク質の構造（膜貫通領域から推定されるタンパク質の半径）と拡散係数の間にSaffman and Delbruckモデルで記述されるような比較的単純な関係が成立する可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Heterotrimeric G protein shuttling via Gip1 extends the dynamic range of eukaryotic chemotaxis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kamimura, Y., Miyanaga, Y. and Ueda, M.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 巻: 113 号: 16 ページ: 4356-4361
  • DOI: 10.1073/pnas.1516767113
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multi-state Transition Kinetics of Intracellular Signaling Molecules by Single-Molecule Imaging Analysis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka, S., Miyanaga, Y. and Ueda, M.
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology, 巻: 1407 ページ: 361-379
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-3480-5_25
  • ISBN: 9781493934782, 9781493934805
• [雑誌論文] Compact Halo-Ligand Conjugated Quantum Dots for Multicolored Single-Molecule Imaging of Overcrowding GPCR Proteins on Cell Membrane (2015)
  • 著者名/発表者名: Komatsuzaki, A., Ohyanagi, T., Tsukasaki, Y., Miyanaga, Y., Ueda, M. and Jin, T.
  • 雑誌名: Small 巻: 11 号: 12 ページ: 1396-1401
  • DOI: 10.1002/smll.201402508
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Integrin LFA-1 regulates cell adhesion via transient clutch formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishibashi, M., Miyanaga, Y., Matsuoka, S., Kozuka, J., Togashi, Y., Kinashi, T. and Ueda, M.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 464 号: 2 ページ: 459-466
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.06.155
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A computational framework for bioimaging simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Watabe, S. N. V. Arjuna, S. Fukushima, K. Iwamoto, J. Kozuka, S. Matsuoka, M. Ueda and K. Takahashi
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 号: 7 ページ: e0130089-e0130089
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0130089
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Automated single-molecule imaging analysis in living cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueda M
  • 学会等名: Single Molecule Biophysics 2017
  • 発表場所: Aspen Center for Physics, Colorado, USA
  • 年月日: 2017-01-08
  • 国際学会
• [学会発表] 細胞性粘菌の濃度勾配センシングと走化性運動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上田 昌宏
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第３１回大会シンポジウム「原生生物の環境センシングと運動」
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] Single molecule analysis of intracellular signaling in eukaryotic chemotaxis (2016)
  • 著者名/発表者名: Ueda M
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Single Molecule Approaches to Biology
  • 発表場所: University of Hong Kong, Hong Kong, China.
  • 年月日: 2016-07-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Gradient sensing and directed cell migration ineukaryotic chemotaxis (2015)
  • 著者名/発表者名: 上田 昌宏
  • 学会等名: 第５３回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2015-09-13
  • 招待講演
• [図書] 生体の科学, 66巻5号, 増大特集 『細胞シグナル操作法』 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松岡里実、上田昌宏
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 医学書院
• [備考] 走化性細胞が応答範囲を拡張するメカニズム
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2016/20160407_1/
• [備考] 量子ドットプローブを用いたマルチカラー１分子蛍光イメージングを実現
  • URL: http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/newinfo/info82.html