| 研究課題/領域番号 |
19K22520
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分48:生体の構造と機能およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
毛利 一成 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (00567513)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | FCS / １分子計測 / ERK / 核膜孔通過 / ERK核移行 / 細胞内１分子計測 / 蛍光相関分光法 / 細胞内分子の交通ルール / ３次元１分子計測 / 核膜孔 / ERKシグナル伝達 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
既存の共焦点顕微鏡に新規画像解析法を適用し高精度の多点FCSを実現し、全反射顕微鏡により核付近のような細胞深部での1msの高速１分子計測・超解像イメージングの実現に至った。これら独創的な装置を用いて、ERKシグナル伝達の律速段階である核膜孔通過のキネティクスを解明し、さらにセミインタクト細胞による核膜孔個別の履歴現象の直接観察を目指すことで、核膜孔通過の交通ルール解明のための基盤技術を開発する。
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| 研究成果の概要 |
これまでに細胞運命決定における確率性の存在が、ERK核移行におけるアナログ・デジタル変換機構に由来する可能性を見出しており、このメカニズムの解明に取り組んだ。上記スイッチ機構はERK核移行の協同性に由来すると考えられ、その証明には正確な細胞内分子濃度の定量化が不可欠である。既存手法に限界が見いだされたため、簡易に精度良い計測を行うための多点FCS法の検討を進めることで、細胞小器官内外を同時に計測可能な手法を開発し、具体的な適用に至った。この実態の解明のため細胞深部の核膜における内膜・外膜での１分子計測が可能な顕微鏡を構成し、ERKが核膜上に１００ミリ秒程度滞在する様子を観察することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
細胞運命決定におけるERKの制御機構に異常が生じた場合、細胞はがんなどの疾患に影響を及ぼすことが知られており、非常に重要なタンパク質である。細胞内の分子の制御機構の解明には生細胞での定量化技術が不可欠であるが、これまでは高価な装置が必要であった。本研究により計測精度に問題があった簡易な装置の手法を改善することで、新たに高精度な手法の提案に至った。全反射顕微鏡は従来細胞膜の１平面のみを観察する手法であったが、本研究で核膜の内膜外膜の２平面の同時観察が実現したため、核膜孔通過のみならずエンドサイトーシスなどの局所的な３次元動態観察など、複数の用途に応用できると期待される。
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