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超解像・一分子イメージングによる微小管内腔結合タンパク質の解析

研究課題

研究課題/領域番号 23K24060
補助金の研究課題番号 22H02798 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分48010:解剖学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

岡田 康志  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, チームリーダー (50272430)

研究分担者 池崎 圭吾  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (10722960)
池田 一穂  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (20642565)
神原 丈敏  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, 技師 (40451637)
榎 佐和子 (苙口佐和子)  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (50467635)
Li Xue (馬場雪)  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 (50936507)
伊藤 陽子  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 (60584571)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2024年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2023年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2022年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード微小管 / 1分子計測 / 微小管内腔結合タンパク質 / 一分子イメージング / 超解像顕微鏡法 / 一分子計測
研究開始時の研究の概要

細胞骨格の一つである微小管は、細胞の形態形成や維持など文字通り細胞の骨格として機能するだけでなく、小胞輸送などの物質輸送のレールとしても機能している。この多様な機能を実現する分子機構として、さまざまな微小管結合タンパク質が同定されており、微小管の安定性や重合・脱重合の制御に重要な役割を果たすと共に、それらの欠損による疾患も数多く報告されている。これまで、微小管結合タンパク質は、微小管の表面に結合すると考えられてきたが、最近、微小管内腔に結合するタンパク質が存在することが報告されている。本研究では、微小管内腔に結合するタンパク質の局在と動態を超解像・一分子顕微鏡で検索する。

研究実績の概要

本研究では、微小管内腔結合タンパク質(microtubule inner proteins, MIPs)について、軸糸微小管以外の細胞質微小管にも存在するのだろうか? また、MIPsが微小管のどこから内腔に進入し、どのように、そしてどのような機能を果たすのか、という問いに答えることを目的としている。
そのために、近接ラベル法により微小管内腔に局在するタンパク質を網羅的に検索する。また、超解像ライブイメージング法、高速高分解能一分子計測とクライオ電子顕微鏡法を組み合わせる。これにより、① 細胞質微小管MIPsの網羅的同定、② MIPsは細胞内のどの微小管のどこから内腔に進入するのか、③ MIPsは細胞内でどのような機能を果たすのか、の3つの問いにアプローチする。
① については、MIPsの網羅的検索のために、微小管内腔側と表面側にビオチン化酵素(TurboID)を導入した細胞をそれぞれ作成し、選択的に微小管内腔側あるいは外側表面を標識し分ける条件の検討を継続している。
② については、MIPs動態計測の基礎として、αTATをモデル系とした蛍光一分子イメージングをin vitro および in vivo で実施した。先行研究では互いに矛盾する2つの結果が報告されている。得られた結果からは、一見矛盾する先行研究の結果について統一的な解釈が示唆された。
③ については、高い分解能でMIPsの微小管に対する局在を可視化するため、ナノメートル分解能の超解像蛍光顕微鏡法の技術開発を継続している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初計画した研究項目について、当初計画通りの進展が見られる。
一分子イメージングについては、細胞内での計測結果が得られつつあり、想定していた進度を超えて、先行研究の相矛盾する結果の統一解釈を示唆する結果が得
られるなど、一部ではむしろ当初計画を超える進展がみられる。

今後の研究の推進方策

おおむね順調に進捗しているため、当初予定通りに計画を進めていく。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 1件、 招待講演 22件)

  • [雑誌論文] StayGold variants for molecular fusion and membrane-targeting applications2023

    • 著者名/発表者名
      Ando Ryoko、Shimozono Satoshi、Ago Hideo、Takagi Masatoshi、Sugiyama Mayu、Kurokawa Hiroshi、Hirano Masahiko、Niino Yusuke、Ueno Go、Ishidate Fumiyoshi、Fujiwara Takahiro、Okada Yasushi、Yamamoto Masaki、Miyawaki Atsushi
    • 雑誌名

      Nature Methods

      巻: 21 号: 4 ページ: 648-656

    • DOI

      10.1038/s41592-023-02085-6

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Percolation-induced gel-gel phase separation in a dilute polymer network2023

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Shohei、Iwanaga Yasuhide、Uneyama Takashi、Li Xiang、Hojo Hironori、Fujinaga Ikuo、Katashima Takuya、Saito Taku、Okada Yasushi、Chung Ung-il、Sakumichi Naoyuki、Sakai Takamasa
    • 雑誌名

      Nature Materials

      巻: 22 号: 12 ページ: 1564-1570

    • DOI

      10.1038/s41563-023-01712-z

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A highly photostable and bright green fluorescent protein2022

    • 著者名/発表者名
      Hirano Masahiko、Ando Ryoko、Shimozono Satoshi、Sugiyama Mayu、Takeda Noriyo、Kurokawa Hiroshi、Deguchi Ryusaku、Endo Kazuki、Haga Kei、Takai-Todaka Reiko、Inaura Shunsuke、Matsumura Yuta、Hama Hiroshi、Okada Yasushi、Fujiwara Takahiro、Morimoto Takuya、Katayama Kazuhiko、Miyawaki Atsushi
    • 雑誌名

      Nature Biotechnology

      巻: - 号: 7 ページ: 1132-1142

    • DOI

      10.1038/s41587-022-01278-2

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] c-Src-mediated phosphorylation and activation of kinesin KIF1C promotes elongation of invadopodia in cancer cells2022

    • 著者名/発表者名
      Saji Takeshi、Nishita Michiru、Ikeda Kazuho、Endo Mitsuharu、Okada Yasushi、Minami Yasuhiro
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 298 号: 7 ページ: 102090-102090

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2022.102090

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] データ駆動・AI駆動を中心とした デジタルトランスフォーメーションによる生命科学研究の革新 (バイオDX)2024

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      「リモートバイオDX」キックオフシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 一分子・超解像蛍光顕微鏡法の開発と細胞生物学研究への応用2024

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      第16回中谷賞授賞式
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞内のありのままを見て理解するための最先端顕微鏡イメージング技術とその応用2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      CKD New Horizon Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生命科学研究の核死因に向けたバイオDXの挑戦2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      第75回日本生物工学会大会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Challenging the limits of live cell optical microscopy imaging2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      京都大学白眉プロジェクト2022年次報告会特別招待講演
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Tackling the mystery of velocity of fast axonal transport2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      第49回内藤コンファレンス
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超解像顕微鏡の活用法~生細胞内でオルガネラ・分子・細胞状態を観察する~2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      日本腎臓学会学術総会特別講演
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AI駆動を中心としたデジタルトランスフォーメーションによる生命科学研究の革新(バイオDX)2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      日本内科学会講演会パネルディスカッション
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械学習・人工知能を活用したライブセルイメージング2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光ライブセルイメージングの限界への挑戦2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      大阪大学微生物病研究所アドバンストセミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光ライブセルイメージングの限界への挑戦2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      光塾
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ライブイメージングの限界を超える2022

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      北海道大学ニコンイメージングセンター学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ライブイメージングの限界を超える2022

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      順天堂大学イメージングセンターキックオフシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超解像・一分子顕微鏡技術を用いた細胞内分子動態の計測2022

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      薬物動態学会第37回年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 基礎研究と製品開発のニーズとシーズ2022

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      T-Gex研究成果エキシビション
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超解像技術と蛍光寿命を用いた最新バイオイメージング2022

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      ライカオンラインセミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞や分子を見て、判るためのイメージング2022

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      奈良県立医大特別講義
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シン・ライブセルイメージング2022

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      健都イメージングサポート拠点キックオフシンポジウム『シン・ミクロの世界』
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 4次元イメージング2022

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      第33回細胞生物学ワークショップ
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子・細胞のライブイメージングからバイオDXへ2022

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      生物工学懇話会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 実験自動化からバイオDXへ2022

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      情報計算化学生物学会第433回講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Toward super spatiotemporal resolution fluorescence microscope for live imaging of molecules and cells2022

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      OPIC, ALPS, 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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