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動的少数分子複合体ユニット機構:3次元1分子超局在顕微鏡による解明

公募研究

研究領域少数性生物学―個と多数の狭間が織りなす生命現象の探求―
研究課題/領域番号 26115707
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
研究機関京都大学

研究代表者

藤原 敬宏  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 准教授 (80423060)

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 *注記
12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2015年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード1分子計測 / 3次元追跡 / 超解像 / 細胞膜 / 接着構造
研究実績の概要

本研究では、「3次元1分子追跡-PALM複合顕微鏡」を開発し、「フォーカルアドヒージョン (FA)」、「アドヒーレンスジャンクション (AJ)」、「シナプス」などのミクロンスケールの接着構造をPALM観察しながら、同じ視野中で、構成分子群の1分子追跡をおこなう。それにより、ミクロンスケールの接着構造の形成/分解が、「少数の特定の構成分子からなる、短寿命の過渡的少数分子複合体がユニットとしておこなわれている」という作業仮説、すなわち、「少数分子複合体動的ユニット」仮説を検証することを目的とした。
本年度は、以下の研究進捗があった。
サブミリ秒時間分解能での1蛍光分子追跡(最高10 kHz、2種/3種同時、2次元/3次元)と、それを応用した生細胞超解像 (PALM) 観察を組み合わせた測定により、以下のことが明らかになった。
(1)細胞膜上のミクロンサイズの構造は、構造外の細胞膜と同様にその内部がアクチン膜骨格の網目によって仕切られており、数10 nm程度の少数分子複合体をユニットとした群島構造を持つ。
(2)ユニット構成分子は群島の隙間を拡散で移動して内部の島にも容易にアクセスできる。島への局在は1秒以下の短時間の場合も多く、接着構造内外の分子は常に交換している。
これらは、ミクロンサイズの大きな接着構造を、環境の変化に応じて短時間で急速に再編成するのに適した分子機構であると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Selective Labeling of Proteins on Living Cell Membranes Using Fluorescent Nanodiamond Probes.2016

    • 著者名/発表者名
      Shingo Sotoma, Jun Iimura, Ryuji Igarashi, Koichiro M. Hirosawa, Hidenori Ohnishi, Shin Mizukami, Kazuya Kikuchi, Takahiro K. Fujiwara, Masahiro Shirakawa and Hidehito Tochio
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 6 号: 4 ページ: 56-56

    • DOI

      10.3390/nano6040056

    • NAID

      120005848250

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tracking single molecules at work in living cells2014

    • 著者名/発表者名
      A. Kusumi, T. A. Tsunoyama, K. M. Hirosawa, R. S. Kasai, and T. K. Fujiwara
    • 雑誌名

      Nature Chemical Biology

      巻: 10 号: 7 ページ: 524-532

    • DOI

      10.1038/nchembio.1558

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 「超高速・超解像1蛍光分子局在顕微鏡法」 うちのとくいわざ2014

    • 著者名/発表者名
      楠見明弘、藤原敬宏
    • 雑誌名

      日本免疫学会ニュースレター

      巻: 23 ページ: 12-12

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Plasma membrane compartmentalization and function as revealed by ultrafast single fluorescent-molecule imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Fujiwara
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia Conferences on New Advances in Optical Imaging of Live Cells and Organisms
    • 発表場所
      Suzhou, China
    • 年月日
      2015-12-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 1分子局在超解像法による細胞内動態の理解に向けて2015

    • 著者名/発表者名
      藤原敬宏
    • 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
    • 年月日
      2015-05-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Revealing plasma membrane compartmentalization and function by developing ultrafast single-molecule imaging techniques2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Fujiwara
    • 学会等名
      The 9th Asian Biophysics Association Symposium
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2015-05-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mesoscopic organization of the plasma membrane as revealed by the development of ultrafast single-fluorescent molecule imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Fujiwara
    • 学会等名
      15th International Membrane Research Forum
    • 発表場所
      京都大学 物質-細胞統合システム拠点
    • 年月日
      2015-03-02 – 2015-03-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic regulation of molecular diffusion in compartmentalized plasma membrane as revealed by ultrafast single-molecule imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Fujiwara
    • 学会等名
      Institute for Protein Research Seminar 「Molecular Crowding and Macromolecular Association」
    • 発表場所
      大阪大学 蛋白質研究所
    • 年月日
      2015-02-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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