オルガネラ膜表面をin situで構造解析するための細胞膜剥離法の開発と応用

• 研究課題/領域番号: 26650049
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 臼倉 治郎 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 研究員 (30143415)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 細胞膜剥離法 / 細胞骨格 / 滑面小胞体 / クライオ電顕 / 原子間力顕微鏡 / アクチン / 膜 / アクチン線維 / クラスリン / 電子顕微鏡 / バイオイメージング

研究成果の概要

細胞膜剥離法(unroofing)は細胞質の可溶性成分を流出させ、細胞内のオルガネラや線維を露出させる方法である。原子間力顕微鏡の標本作製法に適用するとカンチレバーを直接細胞内に導き、オルガネラ表面やアクチン線維の表面構造を分子レベルで解析できることが明らかとなった。また、クライオ電顕と組み合わせると極めて高コントラストで細胞骨格などが観察できることがわかった。このように極めて有効な標本作製法であるが、再現性は悪く、改良が期待されていた。そこで我々は二つの細胞膜剥離法の開発改良を行った。

研究成果

• [雑誌論文] ROR1 sustains caveolae and survival signaling as a scaffold of cavin-1 and caveolin-1 (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi T, Lu C, Yanagisawa K, Can Lu, Usukura J, Cheng J, Hotta N, Shimada Y, Ida R, Isomura H, Suzuki M, Fujimoto T, Takahashi T
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 7 号: 1 ページ: 10060-10060
  • DOI: 10.1038/ncomms10060
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Imaging of the Subsurface Structures of “Unroofed” Plasmodium falciparum-infected Erythrocytes (2015)
  • 著者名/発表者名: Eri H. Hayakawa, Fuyuki Tokumasub, Jiro Usukura, Hiroyuki Matsuoka, Takafumi Tsuboi, and Thomas E. Wellems
  • 雑誌名: Experimental Parasitology 巻: 153 ページ: 174-179
  • DOI: 10.1016/j.exppara.2015.03.021
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Protein-4.1G-Mediated Membrane Trafficking Is Essential for Correct Rod Synaptic Location in the Retina and for Normal Visual Function. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sanuki R, Watanabe S, Sugita Y, Irie S, Kozuka T, Shimada M, Ueno S, Usukura J, Furukawa T.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 10 号: 5 ページ: 796-808
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.01.005
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cooperative binding of the outer arm docking complex underlies the regular arrangement of outer arm dynein in the axoneme. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mikito Owa, Akane Furuta, Jiro Usukura, Fumio Arisaka, Stephen M. King, George B. Witman, Ritsu Kamiya, Ken-ichi Wakabayashi
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 111(26) 号: 26 ページ: 9455-9460
  • DOI: 10.1073/pnas.1403101111
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Unroofing methods in AFM imaging for intra-cellar cytoskeletons at molecular resolution (2015)
  • 著者名/発表者名: 10.Usukura E, Narita A, Yagi A, Ito S, Usukura J
  • 学会等名: Annual Meeting of the American Society for Cell Biology
  • 発表場所: Diego Convention Center, Sandiego, CA ,USA
  • 年月日: 2015-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Development of low voltage cryo-electron microscope for simultaneous imaging of bright field, dark field STEM and SEM using unroofed frozen cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Usukura J, Matsumoto T, Usukura E, Oharai Y, Sunaoshi T, Tamochi R, Narita A
  • 学会等名: Annual Meeting of the American Society for Cell Biology
  • 発表場所: San Diego Convention Center, Sandiego, CA ,USA
  • 年月日: 2015-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Development of low voltage cryo-electron microscope for simultaneous imaging of bright field, dark field STEM and SEM using unroofed frozen cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Usukura J
  • 学会等名: Microscopy Conference 2015
  • 発表場所: Georg-August-University Gottingen, Germany
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High resolution AFM direct imaging of the intra-cellular cytoskeleton by using unroofed cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Usukura J
  • 学会等名: Multinational Congress on Microscopy
  • 発表場所: Hotel Eger& Park, Eger, Hungary
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] Use of the unroofing technique AFMdirect imaging of the intra-cellular structure at high resolution (2015)
  • 著者名/発表者名: Usukura J, Usukura E, Narita A, Yagi A, Ito S
  • 学会等名: Microscopy & Microanalysis
  • 発表場所: Oregon Convention Center Portland, Oregon, USA
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会
• [学会発表] Spatial organization ofnuclear membrane cytoskeleton (2014)
  • 著者名/発表者名: Jiro Usukura, Shiho Minakata
  • 学会等名: Annal meeting of American Society of Cell Biology
  • 発表場所: Philadelphia, PA, USA
  • 年月日: 2014-12-06 – 2014-12-10
• [学会発表] Simultaneous imaging of cry-bright field, dark field STEM and SEM using unroofed living cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Jiro Usukura, Shiho Minakata
  • 学会等名: International Microscopy Congress 2014
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] Simultaneous imaging of cry-bright field, dark field STEM and SEM using unroofed living cells with special reference to membrane cytoskeletons. (2014)
  • 著者名/発表者名: Jiro Usukura, Shiho Minakata
  • 学会等名: Microscopy & Microanalysis 2014
  • 発表場所: Hartford, CT, USA
  • 年月日: 2014-08-03 – 2014-08-07
• [学会発表] クライオSTEMによる細胞膜骨格の暗視野像、明視野像、虹電子像の同時計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 臼倉治郎、南方志帆
  • 学会等名: 日本電子顕微鏡学会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2014-05-11 – 2014-05-13
• [備考] 理学研究科構造生物学研究センター 臼倉機器開発プロジェクト
  • URL: http://str.bio.nagoya-u.ac.jp