• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

3次元1分子追跡のためのイメージングと画像解析技術の開発

公募研究

研究領域共鳴誘導で革新するバイオイメージング
研究課題/領域番号 18H04751
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

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)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード1分子計測 / 拡散係数 / 蛍光相関分光法 / ERKシグナル伝達 / 3次元1分子計測 / 3次元1分子計測 / MAPKシグナル伝達 / 絶対濃度定量 / 拡散係数計測 / 4次元画像解析 / 1粒子追跡 / ERK / 核膜孔
研究実績の概要

これまでに我々は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、ERKは細胞質内から核膜に到達し、しばらく滞在したのち核膜孔にたどり着いて核質内へと移行すると予想された。全反射顕微鏡の時間分解能は100ミリ秒程度であり、細胞膜上の分子の1分子追跡が可能であったため、我々は細胞深部の核膜においても1分子計測が可能な顕微鏡を構成することで、実際に100ミリ秒の時間分解能においてERKが核膜孔を通過するまでに核膜上に滞在する様子を観察することに成功した。さらにERKの核膜孔通過のキネティクスを明らかにするためには、細胞内部で拡散する分子の動態を調べる必要がある。これを実現するために、1)全反射顕微鏡による計測の高速化を行い、10ミリ秒程度の時間分解能の計測が可能となり細胞質を拡散するタンパク質1分子の追跡が可能となった。核膜のような不均一環境ではその拡散係数は場所により不均一になっていると予想される。我々は隠れマルコフモデルを用いた統計解析により、1分子追跡した各軌跡の変位情報から拡散係数の変動を予測する手法を開発した。また、2)共焦点顕微鏡の画像解析による蛍光相関分光法(FCS)の開発を行い、各画素の時系列情報からそれぞれの位置における拡散係数を推定することが可能になり、多点FCSを実現した。この手法により細胞内のFCS計測が可能となった。上記1)2)の研究によりERK核膜孔通過のキネティクスのみならず、様々な細胞内の分子動態を定量的に解析する基盤技術が創出することができた。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Phase separation organizes the site of autophagosome formation2020

    • 著者名/発表者名
      Fujioka Yuko、Alam Jahangir Md.、Noshiro Daisuke、Mouri Kazunari、Ando Toshio、Okada Yasushi、May Alexander I.、Knorr Roland L.、Suzuki Kuninori、Ohsumi Yoshinori、Noda Nobuo N.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 578 号: 7794 ページ: 301-305

    • DOI

      10.1038/s41586-020-1977-6

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Single particle motions of axonal proteins captured by a confocal laser scanning microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Mouri Kazunari, Okada Yasushi
    • 学会等名
      ASCB|EMBO 2019 meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A new FCS method for characterizing protein functions in living cells using a confocal laser scanning microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      毛利 一成、岡田 康志
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 共焦点レーザー走査型顕微鏡で捉えた軸索タンパクのブラウン運動2019

    • 著者名/発表者名
      毛利 一成、岡田 康志
    • 学会等名
      第57回 日本生物物理学会 年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Developing a novel fluorescence cross-correlation spectroscopy for applications of the maturation of fluorescent proteins and the efficiency of kinesin dimerization2018

    • 著者名/発表者名
      Kazunari Mouri
    • 学会等名
      細胞生物学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A new FCS/FCCS method based on the image processing of a confocal laser scanning microscope and applications for it2018

    • 著者名/発表者名
      Kazunari Mouri
    • 学会等名
      生物物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 能動的流れのFCS解析2018

    • 著者名/発表者名
      毛利 一成
    • 学会等名
      理研シンポジウム「細胞システムの動態と論理 XI」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi