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光学顕微鏡技術を駆使した単一シリアの動きと力の高精度測定

公募研究

研究領域シリア・中心体系による生体情報フローの制御
研究課題/領域番号 25113524
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
審査区分 生物系
研究機関東京理科大学

研究代表者

政池 知子  東京理科大学, 理工学部, 講師 (60406882)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2014年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2013年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード繊毛 / 異物排出 / 3次元 / 軸糸 / 微小管 / 鞭打ち運動 / シリア / 繊毛運動 / 3次元トラッキング / 光ピンセット
研究実績の概要

本研究の目的は、マウス気管繊毛の3次元的な運動を高時間分解能・高空間分解能で追跡する事である。また、この3次元トラッキングの手法を光ピンセットと組み合わせることで単一シリアの力学応答を精密測定し、非対称なシリアの運動が流れを生み出し、異物を気管から排出する機構を解明することである。
今年度は、まず鞭打ち運動の定量化をより詳細に行った。ATP濃度が10-100 μMのときの3次元運動について調べたところ、ATP濃度が高くなるにつれて周波数と速度が上昇した。しかし、振幅については変化が殆どみられなかった。一方、カルシウムイオン濃度については10 nMから1μMの範囲で違いを調べたところ、振幅と速度が上昇し、周波数には有意な差がみられなかった。このことから、細胞内カルシウムイオン濃度が上昇すると何らかの機構で細胞内ATP濃度が増加し、その影響で鞭打ち運動の周波数が増加することが示唆された。これは、これまで唱えられてきたカルシウムイオン濃度上昇が直接周波数を増加させるとする説を覆す可能性がある興味深い結果である。
次に、鞭打ち運動をしている繊毛軸糸に力をかけたところ、振幅が制限された状態においても力をかけないときとほぼ同じ周波数で軸糸全体が振動を行うことがわかった。また最大力は軸糸先端の捕捉位置に依存することが示唆された。更に、ヌクレオチド結合状態を変えた測定の結果から、曲がりの原点は有効打が終わった後の位置にあることが示唆された。その他の結果も合わせ、非対称な鞭打ち運動には軸糸が元来もつ曲がった形状が影響しているという仮説を立てている。
今後、気管繊毛の動きに異常がみられるノックアウトマウスから軸糸を単離し、これらの実験を行って、異物排出のメカニズムを更に明らかにしていく予定である。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (32件) (うち招待講演 15件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Unitary step of gliding machinery in Mycoplasma mobile.2014

    • 著者名/発表者名
      Kinosita Y, Nakane D, Sugawa M, Masaike T, Mizutani K, Miyata M, Nishizaka T.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 111 号: 23 ページ: 8601-6

    • DOI

      10.1073/pnas.1310355111

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Following the Random Walk: Howard Berg先生インタビュー2014

    • 著者名/発表者名
      小嶋誠司,政池知子,南野徹,宮田真人
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 54 号: 4 ページ: 226-229

    • DOI

      10.2142/biophys.54.226

    • NAID

      130004677780

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermodynamic analyses of nucleotide binding to an isolated monomeric β subunit and the α3β3γ subcomplex of F1-ATPase.2013

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi, Y., Naka, Y., Osakabe, H., Okamoto, T., Masaike, T., Ueno, H., Toyabe, S., Muneyuki, E.
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 105 号: 11 ページ: 2541-2548

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2013.10.018

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] マウス気管繊毛の非対称運動メカニズム -軸糸の変形の視点から-2015

    • 著者名/発表者名
      加藤孝信, 池上浩司 , 岩瀬寿仁 , 政池知子, 瀬藤光利, 西坂 崇之
    • 学会等名
      第67回日本細胞生物学会大会
    • 発表場所
      東京都・タワーホール船堀
    • 年月日
      2015-06-30 – 2015-07-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] マウス気管繊毛の非対称運動メカニズム -軸糸の変形の視点から-2015

    • 著者名/発表者名
      加藤孝信, 池上浩司, 岩瀬寿仁, 政池知子, 瀬藤光利, 西坂崇之
    • 学会等名
      2015年 生体運動合同班会議
    • 発表場所
      東京都・学習院大学
    • 年月日
      2015-01-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 軸糸チューブリンポリグリシン化消失による鞭毛繊毛運動の亢進2015

    • 著者名/発表者名
      池上浩司, 政池知子,西坂崇之, 瀬藤光利
    • 学会等名
      2015年 生体運動合同班会議
    • 発表場所
      東京都・学習院大学
    • 年月日
      2015-01-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質分子機構解明のためのイメージングシステム構築と応用2014

    • 著者名/発表者名
      政池知子
    • 学会等名
      東京理科大学 イメージングフロンティア シンポジウム
    • 発表場所
      東京理科大学・野田キャンパス
    • 年月日
      2014-12-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 光学顕微鏡を用いた1分子観察技術の強化と応用 ~東京理科大学における最先端のバイオイメージングを目指して2014

    • 著者名/発表者名
      政池知子
    • 学会等名
      TUSフォーラム2014
    • 発表場所
      ホテルメトロポリタンエドモント(飯田橋)
    • 年月日
      2014-10-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] イオンポンプとの比較による、塩化物イオンチャネルCFTRの作動機構研究2014

    • 著者名/発表者名
      政池知子, 相馬義郎
    • 学会等名
      第52回 日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 単離マウス気管上皮繊毛が生み出す力の三次元顕微計測2014

    • 著者名/発表者名
      加藤孝信, 池上浩司, 岩瀬寿仁, 政池知子, 瀬藤光利, 西坂崇之
    • 学会等名
      第52回 日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Observation of Single-Molecule Enzymes through Probes under the Optical Microscope2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Masaike
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Symposium on Polyscale Technologies for Biomedical Engineering and Environmental Sciences
    • 発表場所
      台湾・清華大学
    • 年月日
      2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多分子測定と1分子観察のラボ内共同研究2014

    • 著者名/発表者名
      政池知子
    • 学会等名
      生物物理夏の学校
    • 発表場所
      蒲郡・ホテルたつき
    • 年月日
      2014-08-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Conformational changes and chemistry of single-molecule enzymes revealed under the optical microscope2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Masaike
    • 学会等名
      Japan-America Frontiers of Engineering Symposium
    • 発表場所
      東京都・日本科学未来館
    • 年月日
      2014-06-08 – 2014-06-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Conformational changes and chemical events of ATPase enzymes2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Masaike
    • 学会等名
      Tokyo ATPase Workshop
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス・武田ビル
    • 年月日
      2014-06-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ca2+依存的な運動性を持つ気管繊毛の三次元解析2014

    • 著者名/発表者名
      岩瀬寿仁, 加藤孝信, 瀬藤光利, 西坂崇之, 池上浩司, 政池知子
    • 学会等名
      第5回 繊毛研究会
    • 発表場所
      静岡県・浜松市研修交流センター
    • 年月日
      2014-05-24 – 2014-05-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 単離繊毛非対称運動における発生張力の三次元顕微計測2014

    • 著者名/発表者名
      加藤孝信, 池上浩司, 岩瀬寿仁, 政池知子, 瀬藤光利, 西坂崇之
    • 学会等名
      第5回 繊毛研究会
    • 発表場所
      静岡県・浜松市研修交流センター
    • 年月日
      2014-05-24 – 2014-05-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 繊毛と鞭毛におけるチューブリンポリグリシン化の異なる寄与度2014

    • 著者名/発表者名
      池上浩司、政池知子、西坂崇之、瀬藤光利
    • 学会等名
      第5回 繊毛研究会
    • 発表場所
      静岡県・浜松市研修交流センター
    • 年月日
      2014-05-24 – 2014-05-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Imaging Motions, Functions,and Reactions of Single Molecules2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Masaike
    • 学会等名
      OIST workshop Single Protein Dynamics in Cellulo 2014: Spatio-Temporal, Structural and Quantitative Analyses
    • 発表場所
      沖縄県国頭郡・沖縄科学技術大学院大学
    • 年月日
      2014-04-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Conformational changes and chemistry of single-molecule enzymes revealed under the optical microscope2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Masaike
    • 学会等名
      the 2014 Japan-America Frontiers of Engineering Symposium 事前勉強会
    • 発表場所
      東京都・JST東京本部別館
    • 年月日
      2014-04-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 負荷をかけた状態での単離マウス気管上皮シリアの三次元運動2014

    • 著者名/発表者名
      加藤孝信1, 岩瀬 寿仁2, 政池 知子2, 池上浩司3, 瀬藤 光利3, 西坂崇之1 (1. 学習院大学, 2. 東京理科大学, 3. 浜松医科大学)
    • 学会等名
      生体運動研究合同班2014年班会議
    • 発表場所
      千葉大学西千葉キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] CONFORMATIONAL CHANGES IN THE β SUBUNITS OF F1-ATPase REVEALED BY FRET MEASUREMENTS DURING ROTATION OF THE r SUBUNIT2014

    • 著者名/発表者名
      須河光弘1, 小林大1, 松井貴志1, 政池知子2, 西坂崇之1 (1. 学習院大学, 2.東京理科大学)
    • 学会等名
      Biophysical Society Annual Meeting2014
    • 発表場所
      San Francisco, California
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Motions in Ciliary Axonemes that Cause Functions2013

    • 著者名/発表者名
      政池知子1、西坂崇之2(1.東京理科大学2.学習院大学)
    • 学会等名
      the 25th CDB Meeting
    • 発表場所
      神戸理研CDB
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛋白質1分子の構造変化と化学反応を可視化する2013

    • 著者名/発表者名
      政池知子1、 池上浩司2、 瀬藤光利2、 鈴木裕3、 西坂崇之4(1.東京理科大学、2.浜松医科大学、3.旭川医科大学、4.学習院大学)
    • 学会等名
      2013年度 若手イメージング研究会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛋白質の動きとはたらきを直接見て調べる2013

    • 著者名/発表者名
      政池知子1、西坂崇之2(1.東京理科大学2.学習院大学)
    • 学会等名
      第22回 日本バイオイメージング学会学術集会・公開講座
    • 発表場所
      東京大学・薬学部講堂
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 次世代1分子バイオイメージングによる細胞内分子機構の解明2013

    • 著者名/発表者名
      政池知子1(1.東京理科大学)
    • 学会等名
      東京理科大学・イメージング研究会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1分子FRET計測によるF1-ATPaseのATP結合待ち構造の解析2013

    • 著者名/発表者名
      須河光弘1, 小林大1, 松井貴志1, 政池知子2, 西坂崇之1 (1. 学習院大学, 2.東京理科大学)
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] F1-ATPaseの軸とシリンダーの結合寿命の測定2013

    • 著者名/発表者名
      内藤達也1, 岡田薫1, 政池知子2, 西坂崇之1 (1. 学習院大学, 2. 東京理科大学)
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 負荷をかけた状態での単離マウス気管上皮シリアの三次元運動2013

    • 著者名/発表者名
      加藤孝信1, 岩瀬寿仁2, 政池知子2, 池上浩司3, 瀬藤光利3, 西坂崇之1 (1. 学習院大学, 2. 東京理科大学, 3.浜松医科大学)
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 方位と倒れの構造変化を1分子レベルで検出する偏光スイッチングを用いた新しいTIRFM2013

    • 著者名/発表者名
      三上渚1, 政池知子2, 須河光弘1, 西坂崇之1 (1. 学習院大学, 2. 東京理科大学)
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 1個から数個の分子が引き起こす運動と酵素反応のイメージング2013

    • 著者名/発表者名
      政池知子1、 池上浩司2、 瀬藤光利2、 鈴木裕3、 西坂崇之4(1.東京理科大学,2.浜松医科大学,3.旭川医科大学,4.学習院大学)
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会・シンポジウム
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] プローブの向きと位置から蛋白質の局所構造変化を検出する2013

    • 著者名/発表者名
      政池知子1、鈴木裕2、西坂崇之3 (1.東京理科大学, 2. 旭川医科大学, 3. 学習院大学)
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第57回シンポジウム
    • 発表場所
      ウィンクあいち
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] タンパク質にプローブを結合して光学顕微鏡で観察する2013

    • 著者名/発表者名
      政池知子1 (1.東京理科大学)
    • 学会等名
      東京理科大学懇話会科学サロン
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 回転軸をねじったF1-ATPase変異体の回転特性解析2013

    • 著者名/発表者名
      下澤東吾1, 橋本優1, 井合健太郎2, 宗行英朗3, 政池知子4, 西坂崇之1(1学習院大学,2東京工業大学,3中央大学,4東京理科大学)
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第39回討論会
    • 発表場所
      静岡県コンベンションアーツセンターグランシップ
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] F1-ATPaseの軸とシリンダーの結合寿命の測定2013

    • 著者名/発表者名
      内藤達也1, 岡田薫1,政池知子2,西坂崇之1 (1.学習院大学,2.東京理科大学)
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第39回討論会
    • 発表場所
      静岡県コンベンションアーツセンターグランシップ
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光分子やビーズを用いたバイオイメージング2013

    • 著者名/発表者名
      政池知子1 (1.東京理科大学)
    • 学会等名
      東京理科大学・総合研究機構イメージングフロンティア研究部門第3回シンポジウム
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 「DOJIN BIOSCIENCE SERIES 17 1分子生物学」第14章 新しい偏光イメージングとトラッキング技術2014

    • 著者名/発表者名
      木下佳昭,政池知子,西坂崇之
    • 総ページ数
      292
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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