個々の要素分子の動態を同時計測して生体分子システムの動作原理を探る

• 研究課題/領域番号: 26840057
• 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: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 市村 垂生 国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (50600748)
• 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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 単分子イメージング / 生物物理 / 一分子計測

研究成果の概要

ナノスケールで近接する複数の単分子の相互作用や協働性を研究するためのツールとして、複数分子を同時にナノトラッキングする手法を開発した。多色標識とイメージング分光によってこれを実現した。蛍光プローブとして量子ドットを用いた。原理検証実験によって、30ms以下の時間分解能において数ナノメートルの位置推定精度を達成できることを示した。並進モータタンパクであるミオシンがアクチン上で１次元的に動作する様子をナノメートル精度で追跡することに成功した。また、装置を拡張して、２次元的なナノトラッキングも実現し、複数の分子がナノメートルスケール内で交差する様子の観察にも成功し、本手法の威力を示すに至った。

研究成果

• [雑誌論文] Full control of polarization state with a pair of electro-optic modulators for polarization-resolved optical microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Junichi Kaneshiro, Tomonobu. M. Watanabe, Hideaki Fujita, Taro Ichimura
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: 55 号: 5 ページ: 1082-1089
  • DOI: 10.1364/ao.55.001082
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dependence of fluorescent protein brightness on protein concentration in solution and enhancement of it. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takamitsu J. Morikawa, Hideaki Fujita, Akira Kitamura, Takashi Horio, Johtaro Yamamoto, Masataka Kinjo, Akira Sasaki, Hiroaki Machiyama, Keiko Yoshizawa, Taro Ichimura, Katsumi Imada, Takeharu Nagai & Tomonobu M. Watanabe
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 22342-22342
  • DOI: 10.1038/srep22342
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ラマン散乱スペクトルによる細胞指紋法の提案 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡邉朋信、市村垂生、藤田英明
  • 雑誌名: BIO INDUSTRY 巻: 33 ページ: 19-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualizing the appearance and disappearance of the attractor of differentiation using Raman spectral imaging. (2015)
  • 著者名/発表者名: Taro Ichimura, Liang-da Chiu, Katsumasa Fujita, Hiroaki Machiyama, Satoshi Kawata, Tomonobu M. Watanabe, Hideaki Fujita
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 11358-11358
  • DOI: 10.1038/srep11358
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 局在表面プラズモンを利用した超解像顕微分光とイメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 市村垂生、矢野隆章
  • 雑誌名: 分光研究 巻: 64 ページ: 582-598
  • NAID: 40020722646
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞状態を示す指紋：細胞からのラマンスペクトル (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田英明、市村垂生、渡邉朋信
  • 雑誌名: 現代化学 巻: 11 ページ: 36-40
  • NAID: 40020613388
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gene dynamics of core transcription factors for pluripotency in embryonic stem cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Brit G. David, Kazuko Okamoto, Taishi Kakizuka, Taro Ichimura, Tomonobu M. Watanabe, Hideaki Fujita
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng 巻: 119 号: 4 ページ: 406-409
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2014.09.011
  • NAID: 110009942819
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ラマン顕微鏡による細胞状態の計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 市村垂生
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 54 号: 6 ページ: 315-317
  • DOI: 10.2142/biophys.54.315
  • NAID: 130004713032
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nano-scale measurement of biomolecules by optical microscopy and semiconductor nanoparticles (2014)
  • 著者名/発表者名: Taro Ichimura, Takashi Jin, Hideaki Fujita, Hideo Higuchi, Tomonobu M. Watanabe
  • 雑誌名: Front. Physiol., fphys. 巻: 5 ページ: 1-13
  • DOI: 10.3389/fphys.2014.00273
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 定量生物学推進に向けた先端バイオイメージング技術開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡邉朋信、市村垂生
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 65 ページ: 390-391
  • 査読あり
• [学会発表] 波長分離による複数分子ナノ追跡 (2015)
  • 著者名/発表者名: 市村垂生, 垣塚太志, 池崎圭吾, 金城純一, 藤田英明, 渡邉朋信
  • 学会等名: 第56回応用物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] ラマン散乱顕微鏡による細胞状態遷移の一細胞計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 市村垂生, Liang-da Chiu, 藤田克昌, 渡邉朋信, 藤田英明
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第71回学術講演会
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府・京都市）
  • 年月日: 2015-05-13
• [図書] 1分子生物学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡邉朋信、市村垂生
  • 総ページ数: 292
  • 出版者: 化学同人