多点時空間相関解析法による細胞内分子複合体研究

• 研究課題/領域番号: 21221006
• 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: 北海道大学
• 研究代表者: 金城 政孝 北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 教授 (70177971)
• 研究分担者: 北村 朗 北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 助教 (10580152) ; 三國 新太郎 北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任助教 (40435954)
• 研究期間 (年度): 2009-05-11 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 採択後辞退 (2013年度)
• 配分額: 176,670千円 (直接経費: 135,900千円、間接経費: 40,770千円); 2013年度: 26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円); 2012年度: 26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円); 2011年度: 36,400千円 (直接経費: 28,000千円、間接経費: 8,400千円); 2010年度: 41,600千円 (直接経費: 32,000千円、間接経費: 9,600千円); 2009年度: 46,670千円 (直接経費: 35,900千円、間接経費: 10,770千円)
• キーワード: 1分子計測 / 可視化 / 生物物理 / 細胞・組織 / シグナル伝達 / 時間相関 / 空間相関 / 空間光位相変調

研究概要

蛍光相関分光法（Fluorescence Correlation Spectroscopy，FCS）はダイナミックな分子間相互作用を単一分子レベルで解析する手法でるが、その一方で、励起光源にレーザー光が必要であり、その焦点領域である、特定の１点でしか測定出来ない。このことは生細胞が様々な区画に分かれていて、さらにその区画の中も不均一であるため、細胞生物学的応用の際の問題となっている。その解決のために本年も引き続き多点同時測定FCSの構築と生細胞測定への応用を目指ざしている。
そこでこれまで多点測定のためのまず、多点の焦点領域を作る必要がある。そのために空間光変調素子を利用したホログラフィ技術により複数照射の励起光パターンを作りだすことを可能とした。次に検出側としてマルチ光ファイバーと各端面に光電子増倍管を接続した多点検出装置を用いて，実際に生細胞内の多点におけるタンパク質の拡散運動を検出する装置を作成した。
次に本年は細胞応用測定に重点を置き、細胞質ならび細胞核を区別して7点同時測定を行った。
生細胞内GFPを対象としてガラス面からZ軸方向（上方向）に0.5ミクロンステップの空間分解能があることを証明し、次に細胞核膜を境にして同時7点測定FCS測定が可能であることを実証した。次に機能性タンパク質としてリガンド刺激により、細胞質から核へ移行するグルココルチコイドレセプター（GR）のGFP融合タンパク質を対象とした測定を行い、15秒おきのFCS多点同時測定に成功した。さらに本年は精度を上げるために細胞運動の抑制方法を種々検討し、ノコダゾール処理と、緩衝液を調整することで、長期の観測を可能とした。
安定測定が可能となったので、さらに時間分解を上げることが可能となったので、単一タンパク質分子の動態について、検出と解析を試みている。

現在までの達成度 (区分)

理由

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Virus-like particles with removable cyclodextrins enable glutathione-triggered drug release in cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Niikura K.
  • 雑誌名: Mol Biosyst. 巻: 9(3) 号: 3 ページ: 501-507
  • DOI: 10.1039/c2mb25420d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonmuscle myosin II folds into a 10S form via two portions of tail for dynamic subcellular loacalization. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kiboku T.
  • 雑誌名: Genes to Cells. 巻: 18(2) 号: 2 ページ: 90-109
  • DOI: 10.1111/gtc.12021
  • 査読あり
• [雑誌論文] pH Dependence of the Fluorescence Lifetime of FAD in Solution and in Cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Islam MS.
  • 雑誌名: Int J Mol Sce. 巻: 14(1) 号: 1 ページ: 1952-1963
  • DOI: 10.3390/ijms14011952
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local nucleosome dynamics facilitate chromatin accessibility in living Mammalian cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hihara S.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 2(6) 号: 6 ページ: 1645-1656
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2012.11.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct association of unfolded proteins with mammalian ER stress sensor, IRE1 beta. (2012)
  • 著者名/発表者名: Oikawa D.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 7(12) 号: 12 ページ: e51290-e51290
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0051290
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atg9 vesicles are an important membrane source during early steps of autophagosome formation. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto H.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 巻: 198(2) 号: 2 ページ: 219-233
  • DOI: 10.1083/jcb.201202061
  • 査読あり
• [雑誌論文] A small peptide sequence is sufficient for initiating Kinesin-1 activation through part of TPR region of KLC1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawano T, Araseki M, Araki Y, Kinjo M, Yamamoto T, Suzuki T
  • 雑誌名: Traffic 巻: (掲載確定) 号: 6 ページ: 834-848
  • DOI: 10.1111/j.1600-0854.2012.01350.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescence Imaging of Mitochondria in Living Cells Using a Novel Fluorene Derivative with a Large Two-Photon Absorption Cross-Section. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tani S.
  • 雑誌名: Curr Pharm Biotechnol. 巻: 13(14) ページ: 2649-2654
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of Carbohydrate-Conjugated Nanoparticles for an Integrated Approach to Functional Imaging of Glycans and Understanding of Their Molecular Mechanisms. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nagahori N.
  • 雑誌名: Curr Pharm Biotechnol. 巻: 13(14) ページ: 2612-2616
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current Research on Protein-Protein Interactions Among Auxin-Singnaling Factors in Regulation of Plant Grouwth and Development. (2012)
  • 著者名/発表者名: Muto H.
  • 雑誌名: Curr Pharm Biotechnol. 巻: 13(14) ページ: 2604-2611
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bovine serum albumin-coated quantum dots as a cytoplasmic viscosity probe in a single living cell (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakane Y.
  • 雑誌名: Anal. Methods 巻: 4 号: 7 ページ: 1903-1905
  • DOI: 10.1039/c2ay25318f
  • 査読あり
• [雑誌論文] 蛍光相互相関分光法を駆使した生細胞内の分子状態解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 章
  • 雑誌名: 生化学 巻: 84（12） ページ: 1024-1027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescence Imageing of Mitochondria in Living Cells Using a Novel Fluorene Derivative with a Large Two-Photon Absorption Cross-Section (2012)
  • 著者名/発表者名: Tani S.
  • 雑誌名: Curr Pharm Biotechnol 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of Carbohydrate-Conjugated Nanoparticles for an Integrated Approach to Functional Imaging of Glycans and Understanding of Their Mnlerular Mechanisms (2012)
  • 著者名/発表者名: Nagahori N.
  • 雑誌名: Curr Pharm Biotechnol 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 蛍光相関分光法を用いた分子間相互作用解析の応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長堀紀子
  • 雑誌名: 化学工業 巻: 63(1) ページ: 18-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current Research on Protein-Protein Interactions Among Auxin-Singnaling Factors in Regulation of Plant Grouwth and Development (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto H.
  • 雑誌名: Curr Pharm Biotechnol 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A modified FCCS procedure applied to Ly49A-MHC class I cis-interaction sudies in cell membranes (2011)
  • 著者名/発表者名: Stromqvist J.
  • 雑誌名: Biophys J 巻: 101(5) ページ: 1257-69
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intracellular pH sensing using autofluorescence lifetime microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Ogikubo S, Nakabayashi T, Adachi T, Islam MS, Yoshizawa T, Kinjo M, Ohta N.
  • 雑誌名: J Phys Chem B. 巻: 115(34) 号: 34 ページ: 10385-10390
  • DOI: 10.1021/jp2058904
  • 査読あり
• [雑誌論文] Importance of sialic acid residues illuminated by live animal imaging using phosphorylcholine self-assembled monolayer-coated quantum dots (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohyanagi T, Nagahori N, Shimawaki K, Hinou H, Yamashita T, Sasaki A, Jin T, Iwanaga T, Kinjo M, Nishimura S.
  • 雑誌名: J Am Chem Soc. 巻: 133(32) 号: 32 ページ: 12507-12517
  • DOI: 10.1021/ja111201c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct observation of dimerization between different CREB1 isoforms in a living cell (2011)
  • 著者名/発表者名: Sadamoto H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 6(6)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two distinct amyloid {beta}-protein(A{betal} assembly pathways leading to oligomers and fibrils identified by combined fluorescence correlation spectroscopy, morphology and toxicity analyses (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsumura S.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 286(13) ページ: 11555-62
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生細胞における蛍光相関分光分析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金城政孝
  • 雑誌名: ぶんせき 巻: 436 ページ: 221-228
  • NAID: 10028118190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-particle trackillg of quantum dot-conjugated prion proteins inside yeast cells. (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsuji T
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 405(4) ページ: 638-643
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monitoring the caspase cascade in single apoptotic cells using a three-color fluorescent protein substrate. (2011)
  • 著者名/発表者名: Sun F
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 404(2) ページ: 706-710
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic Assembly Properties of Nonmuscle Myosin II Isoforms Revealed by Combination of Fluorescence Correlation Spectroscopy and Fluorescence Cross-Correlation Spectroscopy. (2010)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhashi M
  • 雑誌名: J Biochem 巻: 149(3) ページ: 253-263
  • 査読あり
• [雑誌論文] STPR, a 23-amino acid tandem repeat domain, found in the human function-unknown protein ZNF821. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nonaka Y
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 49(38) ページ: 8367-8375
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vivo evidence for the fibrillar structures of Sup35 prions in yeast cells. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawai-Noma S
  • 雑誌名: J Cell Biol 巻: 190(2) ページ: 223-231
  • 査読あり
• [雑誌論文] A quantum dot-based ratiometric pH sensor. (2010)
  • 著者名/発表者名: Jin T
  • 雑誌名: Chem Commun (Camb) 巻: 46(14) ページ: 2408-2410
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinesin-1/Hsc70-dependent mechanism of slow axonal transport and its relation to fast axonal transport. (2010)
  • 著者名/発表者名: Terada S
  • 雑誌名: EMBO J 巻: 29(4) ページ: 843-854
  • 査読あり
• [雑誌論文] 蛍光相関法によるタンパク質の機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金城政孝
  • 雑誌名: 生化学 巻: 82(12) ページ: 1103-1116
  • NAID: 10027880119
  • 査読あり
• [学会発表] 蛍光相関分光法によるタンパク質機能解析-生細胞への応用- (2012)
  • 著者名/発表者名: 金城政孝
  • 学会等名: 細胞生物学セミナー
  • 発表場所: 秋田大学(秋田市)(招待講演)
  • 年月日: 2012-02-22
• [学会発表] 蛍光相関分光法とイメージングを用いたタンパク質凝集過程の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金城政孝
  • 学会等名: 神戸大学先端融合科学シンポジウム「タンパク質アセンブリ～会合、超分子化、凝集～」
  • 発表場所: 神戸大学(神戸市)(招待講演)
  • 年月日: 2012-02-01
• [学会発表] 多点蛍光相関分光測定による生細胞観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金城政孝
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第32回年次大会
  • 発表場所: TKP仙台加フルンスセンター(宮城県)(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-30
• [学会発表] 多点蛍光相関分光法の開発と生細胞測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金城 政孝
  • 学会等名: 第9回バイオオプティクス研究会
  • 発表場所: 山口大学（山口市）
  • 招待講演
• [学会発表] Study of transport dynamics in living cell using fluorescence correlation spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Masataka Kinjo
  • 学会等名: The 25th Annual and International Meeting of the Japanese Association for Animal Cell Technology (JAACT2012)
  • 発表場所: Nagoya Congress Center（Nagoya)
  • 招待講演
• [学会発表] Unraveling nuclear pore transport of glucocorticoid receptor using multipoint fluorescence correlation spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Masataka Kinjo
  • 学会等名: The Second Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP2012)
  • 発表場所: The University of Tokushima(Tokushima)
  • 招待講演
• [学会発表] 多点蛍光相関分光法を用いた核内受容体の機能解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金城 政孝
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第56回シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 招待講演
• [学会発表] First step for fluorescence correlation spectroscopy and fluorescence cross correlation spectroscopy of living cell (2012)
  • 著者名/発表者名: Masataka Kinjo
  • 学会等名: Fluorescence Microscopy: from Basics to Advanced
  • 発表場所: Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University(Okinawa)
  • 招待講演
• [学会発表] ALS関連TDP43タンパク質のカルボキシル末端断片の凝集体形成と毒性はRNAによって防御されている (2012)
  • 著者名/発表者名: 北村 朗
  • 学会等名: 第5回タンパク質の異常凝集とその防御・修復機構に関する研究会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所（大阪府泉南郡）
  • 招待講演
• [学会発表] 蛍光相関分光法による生体高分子機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金城 政孝
  • 学会等名: 蛍光相関分光法を用いた解析に関する講習会
  • 発表場所: 富士フィルム足柄サイト（南足柄市）
  • 招待講演
• [学会発表] Inside view of molecular dynamics of Glucocorticoid Receptor by using Fluorescence Cross Correlation Spectroscopy in living cell (2012)
  • 著者名/発表者名: 金城 政孝
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市）
  • 招待講演
• [学会発表] 蛍光相関分光法と超解像顕微鏡法によるタンパク質凝集の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金城政孝
  • 学会等名: 第8回バイオオプティクス研究会・理研シンポジウム「蛍光相関分光と票法伝達(8)」
  • 発表場所: 北里大学(相模原市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] Detection of Biomolecular Dynamics in Living Cell Using Multipoint Fluorescence Correlation Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Masataka Kinjo
  • 学会等名: The 13th Takayanagi Kenjiro memorial Symposium
  • 発表場所: 静岡大学(浜松市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] 蛍光相関分光法による細胞機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金城政孝
  • 学会等名: 光サイエンス特別講義
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学(生駒市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] 蛍光相関法の原理と細胞生物学における利用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金城政孝
  • 学会等名: 第23回散乱研究会
  • 発表場所: 日本薬学会館(東京都)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] 蛍光相関分光法と超解像顕微鏡法を用いたタンパク質凝集過程の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金城政孝
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所専門研究会第4回タンパク質の異常凝集とその防御・修復機構に関する研究会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所(大阪府泉南郡)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] Analysis for the relationship of intranuclrear diffusional landsdcape and transctiptional activity of glucocorticoid receptor (2011)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Mikuni
  • 学会等名: International Symposium on Photonic Bioimaging
  • 発表場所: 京王プラザホテル札幌(北海道)
  • 年月日: 2011-10-22
• [学会発表] 蛍光相関分光イメージングによる生体分子間相互作用の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金城政孝
  • 学会等名: 第20回日本バイオイメージング学会学術集会
  • 発表場所: 千歳科学技術大学(千歳市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-02
• [学会発表] Study of protein dynamics in live cell using multipoint temporal and spatial correlation spectroscopy analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Masataka Kinjo
  • 学会等名: STELLA(School for Training in Experiments with Lasers and Laser Applications)
  • 発表場所: インスブリア大学(イタリア)(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-20
• [学会発表] Aggregation and disaggregation of aggregate-prone proteins : Which is toxic? (2011)
  • 著者名/発表者名: 北村朗
  • 学会等名: 奈良先端未来開拓コロキウム
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学(生駒市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-05-30
• [学会発表] Fluorescence correlation analysis of intranuclear transcriptional activity of glucocorticoid receptor. (2011)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Mikuni
  • 学会等名: 2^<nd> International Symposium on Photonic Bioimaging
  • 発表場所: Hilton Niseko Village (Niseko, Japan) 招待講演
  • 年月日: 2011-02-10
• [学会発表] Study of protein dynamics in live cell using multipoint temporal and spatial correlation spectroscopy analysis. (2011)
  • 著者名/発表者名: Masataka Kinjo
  • 学会等名: 2^<nd> International Symposium on Photonic Bioimaging
  • 発表場所: Hilton Niseko Village (Niseko, Japan) 招待講演
  • 年月日: 2011-02-08
• [学会発表] The relationship between the landscape of the diffusion property and transcriptional activity of glucocorticoid recetor. (2011)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Mikuni
  • 学会等名: International Symposium Physicochemical Field for Genetic Activities
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center (Awaji, Japan)
  • 年月日: 2011-01-24
• [学会発表] Dynamic properties of cell structure analyzed by fluorescence correlation spectroscopy. (2010)
  • 著者名/発表者名: Masataka Kinjo
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Hilton Hawaiian Village (Honolulu, Hawaii, U.S.A). 招待講演
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] 多焦点蛍光相関分光法:蛍光相関イメージングへ向けて (2010)
  • 著者名/発表者名: 金城政孝
  • 学会等名: 平成22年度日本分光学会ナノ分光部会・生細胞分光部会合同シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学小柴ホール(東京都) 招待講演
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] 多点蛍光相関分光装置の構築と細胞内測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金城政孝
  • 学会等名: 第3回タンパク質の異常凝集とその防御・修復機能に関する研究会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所(大阪府泉南郡) 招待講演
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] Study of molecular complexes in live cell using multipoint temporal and spatial correlation spectroscopy analysis. (2010)
  • 著者名/発表者名: Masataka Kinjo
  • 学会等名: 13^<th> Carl Zeiss Sponsored International Workshop on FCS and Related Methods
  • 発表場所: The National University of Singapore (Singapore) 招待講演
  • 年月日: 2010-10-26
• [学会発表] Imaging correlation analysis of intranuclear transcriptional activity of glucocorticoid receptor (2010)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Mikuni
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス(仙台市)
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Study of molecular interaction in live cell using multipoint temporal and spatial correlation spectroscopy analysis. (2010)
  • 著者名/発表者名: Masataka Kinjo
  • 学会等名: The 3^<rd> International Symposium on Protein Community
  • 発表場所: Hotel Nikko Nara (Nara, Japan) 招待講演
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] Cell membrane-binding proteins analyzed by multi-point total internal reflection fluorescence correlation spectroscopy. (2010)
  • 著者名/発表者名: Masataka Kinjo
  • 学会等名: Japan-Korea Workshop of FCS and FCCS
  • 発表場所: Korea Advanced Institute of Science and Technology(Daejon, Korea) 招待講演
  • 年月日: 2010-08-27
• [学会発表] 生細胞におけるタンパク質社会のイメージングに向けて (2010)
  • 著者名/発表者名: 金城政孝
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌市) 招待講演
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] 蛍光相関分光法を用いた細胞内導入DNAの解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金城政孝
  • 学会等名: 遺伝子・デリバリー研究会第10回シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館(札幌市) 招待講演
  • 年月日: 2010-06-03