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高速AFMを用いたCaMKIIの多量体構造内における記憶のメカニズム解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K18523
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 生物物理学
研究機関金沢大学

研究代表者

柴田 幹大  金沢大学, 新学術創成研究機構, 准教授 (80631027)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードタンパク質 / 記憶 / プロテインキナーゼ / 走査型プローブ顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / 高速原子間力顕微鏡 / 神経科学 / ナノサイエンス / バイオイメージング / 生物物理 / 走査プローブ顕微鏡 / ナノバイオ
研究成果の概要

CaMKIIは脳の神経細胞に存在し、記憶の形成に重要な役割を果たす。CaMKIIは12量体を形成し、Ca2+の高頻度刺激を積算(記憶)することができるため、多量体構造の中に“記憶の分子メカニズム”が隠されていると考えられてきたが、その詳細は不明であった。本研究は、CaMKIIに高速原子間力顕微鏡(高速AFM)を適用し、CaMKIIのハブドメインが信号を積算するために強力な分子集合能力を持つこと、キナーゼドメインが12量体構造を制御すること、さらに、2つを繋ぐリンカー部分の柔軟性が、CaMKIIの活性化に重要であることを実験的に示し、記憶の分子メカニズムの一端を明らかにした。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 4件、 招待講演 14件) 備考 (5件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Fast Adsorption of Soft Hydrogel Microspheres on Solid Surfaces in Aqueous Solution2017

    • 著者名/発表者名
      Matsui Shusuke、Kureha Takuma、Hiroshige Seina、Shibata Mikihiro、Uchihashi Takayuki、Suzuki Daisuke
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition (Communication)

      巻: 56 号: 40 ページ: 12146-12149

    • DOI

      10.1002/anie.201705808

    • NAID

      120006377474

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-space and real-time dynamics of CRISPR-Cas9 visualized by high-speed atomic force microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Shibata Mikihiro、Nishimasu Hiroshi、Kodera Noriyuki、Hirano Seiichi、Ando Toshio、Uchihashi Takayuki、Nureki Osamu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 1430-1430

    • DOI

      10.1038/s41467-017-01466-8

    • NAID

      120006374160

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-speed atomic force microscopy imaging of live mammalian cells2017

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Shibata, Hiroki Watanabe, Takayuki Uchihashi, Toshio Ando, and Ryohei Yasuda
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 14 号: 0 ページ: 127-135

    • DOI

      10.2142/biophysico.14.0_127

    • NAID

      130005997921

    • ISSN
      2189-4779
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A natural light-driven inward proton pump2016

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Inoue, Shota Ito, Yoshitaka Kato, Yurika Nomura, Mikihiro Shibata, Takayuki Uchihashi, Satoshi P. Tsunoda and Hideki Kandori
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 7 号: 1 ページ: 13415-13415

    • DOI

      10.1038/ncomms13415

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Visualization of asymmetric structure of Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II oligomers by high-speed atomic force microscopy.2018

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Shibata, Hideji Murakoshi
    • 学会等名
      BPS18 62th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct imaging of DNA cleavage reaction of CRISPR-Cas9 using high-speed atomic force microscopy.2018

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Shibata, Hiroshi Nishimasu, Noriyuki Kodera, Seiichi Hirano, Toshio Ando, Takayuki Uchihashi, and Osamu Nureki
    • 学会等名
      The 1st NanoLSI International Symposium -Towards Establishment of New Research Field: Nanoprobe Life Science-
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高速AFMを用いた微生物型ロドプシンの多量体構造の包括的解析2018

    • 著者名/発表者名
      池田健人, 井上圭一, 今野雅恵, Manish Singh, 片岡千尋, 吉住玲, 神取秀樹, 内橋貴之, 柴田幹大
    • 学会等名
      平成29年度生物物理学会中部支部講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高速AFMによるカルモジュリン結合に伴うカルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼIIの動態観察2018

    • 著者名/発表者名
      辻岡尚太朗, 村越秀治, 柴田幹大
    • 学会等名
      平成29年度生物物理学会中部支部講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Nanoscale Visualization of Membrane Proteins by High-Speed Atomic Force Microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Shibata and Takayuki Uchihashi
    • 学会等名
      日本化学会第97回春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学 日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高速原子間力顕微鏡を用いたカルシウム・カルモジュリン依存性プロテインキナーゼIIのダイナミクス観察2017

    • 著者名/発表者名
      柴田幹大、村越秀治、内橋貴之
    • 学会等名
      平成28年度生物物理学会中部支部講演会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速AFMを用いたナノバイオイメージング2017

    • 著者名/発表者名
      柴田幹大
    • 学会等名
      理学談話会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2017-02-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速AFMによる生きた細胞のナノスケール観察2017

    • 著者名/発表者名
      柴田幹大
    • 学会等名
      第1回生体界面研究会若手の会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2017-02-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速原子間力顕微鏡によるナノバイオイメージング2017

    • 著者名/発表者名
      柴田幹大
    • 学会等名
      第2回新学術創成研究機構シンポジウム
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2017-01-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High-speed atomic force microscopy imaging of oligomeric states of microbial rhodopsins.2017

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Shibata, Takayuki Uchihashi
    • 学会等名
      International Symposium on Biophysics of Rhodopsin
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高速AFMによる生体分子のナノスケールイメージング2017

    • 著者名/発表者名
      柴田幹大
    • 学会等名
      革新的統合バイオ研究コアワークショップ「多様な生命現象の数理モデル研究」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High-speed AFM imaging of membrane proteins in lipid nanodiscs.2017

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Shibata
    • 学会等名
      55th生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High-speed AFM visualized DNA cleavage reaction of CRISPR-Cas9.2017

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Shibata, Hiroshi Nishimasu, Noriyuki Kodera, Seiichi Hirano, Toshio Ando, Takayuki Uchihashi and Osamu Nureki
    • 学会等名
      International Symposium on Atomic Force Microscopy at Solid-Liquid Interfaces
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高速バイオAFMによる生体分子のナノイメージング2017

    • 著者名/発表者名
      柴田幹大
    • 学会等名
      金沢大学新学術創成研究機構異分野融合研究会「がん研究と高速バイオAFM」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体分子の動きを観る高速原子間力顕微鏡2017

    • 著者名/発表者名
      柴田幹大
    • 学会等名
      自然科学研究機構新分野創成センターシンポジウム「分野横断・分野融合研究による生命創成を探求する新しい科学の創成」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Oligomeric states of microbial rhodopsins studied by high-speed atomic force microscopy.2017

    • 著者名/発表者名
      Kento Ikeda, Keiichi Inoue, Masae Konno, Rei Abe-Yoshizumi, Chihiro Kataoka, Hideki Kandori, Takayuki Uchihashi, and Mikihiro Shibata
    • 学会等名
      International Symposium on Atomic Force Microscopy at Solid-Liquid Interfaces
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高速AFMを用いたCRISPR/Cas9のDNA切断作動機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      柴田幹大, 西増弘志, 古寺哲幸, 平野清一, 濡木理, 内橋貴之
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第42回討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2016-12-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Visualization of protein molecules in action by high-speed atomic force microscopy.2016

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Shibata, Noriyuki Kodera, Takayuki Uchihashi and Toshio Ando
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanoscale imaging of living cells by high-speed AFM.2016

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Shibata
    • 学会等名
      OIIB Retreat 2016
    • 発表場所
      三河湾リゾートリンクス
    • 年月日
      2016-11-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速原子間力顕微鏡によるCRISPR-Cas9のDNA切断作動メカニズムの解明2016

    • 著者名/発表者名
      柴田幹大, 西増弘志, 古寺哲幸, 平野清一, 濡木理, 内橋貴之
    • 学会等名
      新学術領域「柔らかな分子系」第4回公開シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2016-10-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Nanoscale visualization of morphological dynamics of living neurons by high-speed atomic force microscopy.2016

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Shibata, Takayuki Uchihashi and Toshio Ando
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High-speed atomic force microscopy for nano-scale imaging in live cells.2016

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Shibata
    • 学会等名
      OptoBioTechnology Symposium on “Membrane Protein Dynamics”
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2016-07-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼIIの高速原子間力顕微鏡観察2016

    • 著者名/発表者名
      柴田幹大、村越秀治、内橋貴之
    • 学会等名
      新学術領域「柔らかな分子系」第5回全体合宿会議
    • 発表場所
      あてま高原リゾート ホテルベルナティオ(新潟県, 十日町)
    • 年月日
      2016-05-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] Watch CRISPR edit genes in real time

    • URL

      http://www.sciencemag.org/news/2017/11/watch-crispr-edit-genes-real-time

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] An Astonishing Video Shows CRISPR Editing DNA

    • URL

      https://www.theatlantic.com/science/archive/2017/11/crispr-video-real-time/545603/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] The top CRISPR papers of 2017

    • URL

      http://blogs.nature.com/ofschemesandmemes/2018/01/16/our-10-most-popular-crispr-papers-of-2017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 高速原子間力顕微鏡によって可視化されたCRISPR-Cas9の実空間でのリアルタイム動態

    • URL

      https://www.natureasia.com/ja-jp/ncomms/abstracts/90764

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] A Breathtaking New GIF Shows CRISPR Chewing Up DNA

    • URL

      https://www.yahoo.com/news/breathtaking-gif-shows-crispr-chewing-000200485.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 走査型プローブ顕微鏡2016

    • 発明者名
      内橋貴之、柴田幹大、古寺哲幸
    • 権利者名
      内橋貴之、柴田幹大、古寺哲幸
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-234584
    • 出願年月日
      2016-12-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-03-29  

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