1分子イメージングによる生命情報の「その場」計測

2012 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 遺伝情報収納・発現・継承の時空間場
• 研究課題/領域番号: 20114004
• 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: 東京工業大学
• 研究代表者: 徳永 万喜洋 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 教授 (00192659)
• 連携研究者: 十川 久美子 (SAKATA Kumiko) 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 准教授 (20291073)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 1分子イメージング / 1分子計測 / 分子システム / その場計測 / 3次元イメージング / マルチカラーイメージング / HILO 照明法 / 分子定量

研究概要

1分子イメージング観察と力計測を用いて、染色体の局所領域に一過的に作られる特殊な構造と変化を明らかにすることを目的とした。鮮明な細胞内部の1分子イメージング法を用い、細胞核内外の分子動態・相互作用を、時空間の関数として可視化し、個々の時空間場で直接観察計測する1分子イメージング定量技術の特性を生かし、細胞内の「その場」計測を推進した。
多色同時1分子イメージングによる核内分子の定量ナノ解析により、局所的局時的なイベントに基づく細胞システム"場"における分子動態・相互作用の特性が、多次元の定量情報相関で明らかにできることを示した。生細胞中の分子動態を10nm オーダー分解能で定量し、機能と分子ダイナミクスの関係を明らかにする道を拓いた。1分子計測とシミュレーションを用い、"場"におけるエントロピーの果たす重要性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Vesnarinone Suppresses TNF α mRNA Expression by Inhibiting Valosin-containing Protein (2013)
  • 著者名/発表者名: Hotta K, Nashimoto A, Yasumura E, Suzuki M, Azuma M, Iizumi Y, Shima D, Nabeshima R, Hiramoto M, Okada A, Sakata-Sogawa K, Tokunaga M, Ito T, Ando H, Sakamoto S, Kabe Y, Aizawa S, Imai T, Yamaguchi Y, Watanabe H, Handa H
  • 雑誌名: Mol Pharmacol 巻: Vol.83 ページ: 930-938
  • DOI: DOI:10.1124/mol.112.081935
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynein-driven transport of T cell receptor microclusters forms the cSMAC and regulates T cell activation (2011)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto-Tane A, Yokosuka T, Sakata-Sogawa K, Sakuma M, Ishihara C, Tokunaga M, Saito T
  • 雑誌名: Immunity 巻: Vol.34 ページ: 919-931
  • DOI: DOI:10.1016/j.immuni.2011.05.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] 免疫細胞表面の1分子イメージング計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 十川久美子, 徳永万喜洋
  • 雑誌名: 現代化学 巻: 488巻 ページ: 42-43
  • URL: http://www.tkd-pbl.com/book/b94529.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatiotemporal basis of CTLA-4-mediated negative regulation of T-cell activation (2010)
  • 著者名/発表者名: Yokosuka T, Kobayashi W, Takamatsu M, Sakata-Sogawa K, Zeng H, Yagita H, Tokunaga M, Saito T
  • 雑誌名: Immunity 巻: Vol.33 ページ: 326-339
  • DOI: DOI:10.1016/j.immuni.2010.09.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNG105 Deficiency Impairs the Dendritic Localization of mRNAs for Na+/K+ ATPase Subunit Isoforms and Leads to the Degeneration of Neuronal Networks (2010)
  • 著者名/発表者名: Shiina N, Yamaguchi K, Tokunaga M
  • 雑誌名: J. Neuroscience 巻: Vol.30 ページ: 12816-12830
  • DOI: DOI:10.1523/JNEUROSCI.6386-09.2010
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNA Granule Protein 140 (RNG140): A Paralog of RNG105 Localized to Distinct RNA Granules in Neuronal Dendrites in the AdultVertebrate Brain (2010)
  • 著者名/発表者名: Shiina N, Tokunaga M
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: Vol.285 ページ: 24260-24269
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M110.108944
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stochastic emergence of multiple intermediates detected by single-molecule quasi-static mechanical unfolding of protein (2009)
  • 著者名/発表者名: Fukagawa A, Hiroshima M, Sakane I, Tokunaga M
  • 雑誌名: BIOPHYSICS 巻: Vol.5 ページ: 25-35
  • DOI: DOI:10.2142/biophysics.5.25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vav links the T cell antigen receptor to the actin cytoskeleton and T cell activation independently of intrinsic Guanine nucleotide exchange activity (2009)
  • 著者名/発表者名: Miletic AV, Graham DB, Sakata-Sogawa K, Hiroshima M, Hamann MJ, Cemerski S, Kloeppel T, Billadeau DD, Kanagawa O, Tokunaga M, Swat W
  • 雑誌名: PLoS One 巻: Vol.4 ページ: e6599
  • DOI: DOI:10.1371/journal.pone.0006599
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Observation of Multiple and Stochastic Transition States by a Feedback-controlled Single-molecule Force Measurement (2009)
  • 著者名/発表者名: Fukagawa A, Hiroshima M, Sakane I, Tokunaga M
  • 雑誌名: Anal Sci, Selected as Hot Article Award 巻: Vol.25 ページ: 5-7
  • DOI: DOI:10.2116/analsci.25.5
  • 査読あり
• [雑誌論文] 薄層斜光照明法による細胞内での蛍光1分子観察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 徳永万喜洋, 十川久美子
  • 雑誌名: 生物物理 巻: Vol.49 ページ: 318-321
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/ biophys/49/6/49_6_318/_article/-char/ja/
• [雑誌論文] 1分子イメージング:できないと言われたことにチャレンジ (2009)
  • 著者名/発表者名: 徳永万喜洋
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 巻: Vol.54 ページ: 772-778
  • URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19 462763
• [雑誌論文] 免疫細胞シグナルの1分子イメージングと分子動態 (2009)
  • 著者名/発表者名: 十川久美子, 徳永万喜洋
  • 雑誌名: 生化学 巻: Vol.81 ページ: 218-222
  • URL: http://www.jbsoc.or.jp/event/magazine /pdf/81-03-10.pdf
• [雑誌論文] Spatiotemporal regulation of T cell co-stimulation by TCR-CD28 microclusters through PKCθ translocation (2008)
  • 著者名/発表者名: Yokosuka T, Kobayashi W, Sakata-Sogawa K, Takamatsu M, Hashimoto-Tane A, Dustin M L, Tokunaga M, Saito T
  • 雑誌名: Immunity 巻: Vol.29 ページ: 589-601
  • DOI: DOI:10.1016/j.immuni.2008.08.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] 神経シナプス可塑性の分子イメージング (2008)
  • 著者名/発表者名: 椎名伸之, 徳永万喜洋
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: Vol.26 ページ: 1062-1063
  • URL: https://www.chugaiigaku.jp/modules/sh op/index.php?main_page=product_info&c Path=3_66&products_id=918
• [雑誌論文] 薄層斜光照明法で見えてくる新たな生命現象 (2008)
  • 著者名/発表者名: 徳永万喜洋, 十川久美子
  • 雑誌名: 実験医学増刊号"ライブイメージングで解き明かす多彩な生命現象", 宮脇敦史編, 羊土社 巻: Vol.26 ページ: 163-168
  • URL: https://www.yodosha.co.jp/jikkenigaku /book/9784758102940/index.htm
  • 査読あり
• [学会発表] Single molecule imaging in living cells and stochastic features of inter- and intra-molecular interactions (2013)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga M, Fukagawa A, Sakata-Sogawa K
  • 学会等名: The 10th NIBB-EMBL Symposium 2013 "Quantitative Bioimaging"
  • 発表場所: NIBB, Okazaki
  • 年月日: 2013-03-19
• [学会発表] Single molecule imaging in living cells and stochastic features of inter- and intra-molecular interactions (2013)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga M, Fukagawa A, Sakata-Sogawa K
  • 学会等名: 1st Bioscience and Biotechnology International symposium, Tokyo Inst Tech
  • 発表場所: Yokohama, Jan
  • 年月日: 2013-01-13
• [学会発表] 光で観る計る生体分子のダイナミックな姿 (2012)
  • 著者名/発表者名: 徳永万喜洋,深川暁宏,十川久美子
  • 学会等名: 東大光量子科学研究センター・レーザーアライアンス合同シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学, 文京区
  • 年月日: 2012-12-18
• [学会発表] Quantitative analysis of single molecule imaging of the physicochemical field for genetic activities (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakata-Sogawa K, Tokunaga M
  • 学会等名: Symosium at The 50th Annual Meeting of the Biological Society of Japan
  • 発表場所: Nagoya Univ, Nagoya
  • 年月日: 2012-09-23
• [学会発表] Quantitative spatiotemporal dynamics of T cell signaling using single molecule imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga M, Ichikawa A, Ito Y, Sakata-Sogawa K
  • 学会等名: Gordon Research Conference Single Molecule Approaches To Biology
  • 発表場所: Vermont, USA
  • 年月日: 2012-07-18
• [学会発表] Dynamics of transcription factor proteins in nucleus by single molecule analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakata-Sogawa K, Takimoto J, Tanaka T, Kaisho T, Tokunaga M
  • 学会等名: Gordon Research Conference Single Molecule Approaches To Biology
  • 発表場所: Vermont, USA
  • 年月日: 2012-07-18
• [学会発表] Development of stimulatory lipid bilayer system for quantitative analysis of T cell activation by single molecule imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Ito Y, Sakata-Sogawa K, Tokunaga M
  • 学会等名: Gordon Research Conference Single Molecule Approaches To Biology
  • 発表場所: Vermont, USA
  • 年月日: 2012-07-18
• [学会発表] Quantitation of molecular dynamics and interactions in T cell activation by single-molecule microscopy with a lipid bilayer system (2011)
  • 著者名/発表者名: Ito Y, Sakata-Sogawa K, Tokunaga M
  • 学会等名: 17th international Bophysics Congress
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20111030-1103
• [学会発表] NF-kB activation mechanism regulated by IkBa (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakata-Sogawa K, Okada A, Ito Y, Tokunaga M
  • 学会等名: 17th international Bophysics Congress
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20111030-1103
• [学会発表] Stochastic and dynamic behavior of quasi-static mechanical unzipping of single-base pair of DNA on 2D maps (2011)
  • 著者名/発表者名: Fukagawa A, Hiroshima M, Tokunaga M
  • 学会等名: 17th international Bophysics Congress
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20111030-1103
• [学会発表] Dynamics of spatial-temporal regulation of NF-kB inactivation (2011)
  • 著者名/発表者名: Takimoto J, Tanaka T, Kaisho T, Tokunaga M, Sakata-Sogawa K
  • 学会等名: 17th international Bophysics Congress
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20111030-1103
• [学会発表] Dynamics of proteins in the nucleus by single molecule analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga M, Sakata-Sogawa K
  • 学会等名: International Symposium on the "Physicochemical Field for Genetic Activities"
  • 発表場所: Awaji
  • 年月日: 2011-01-26
• [学会発表] Stochastic and dynamic pathways detected by quasi-static mechanical unzipping of single-base pair of DNA and MD simulations (2010)
  • 著者名/発表者名: Fukagawa A, Hiroshima M, Tokunaga M
  • 学会等名: Gordon Research Conference Single Molecule Approaches To Biology
  • 発表場所: Lucca, Italy
  • 年月日: 20100627-0702
• [学会発表] Dynamics of transcription factor proteins in nucleus by single molecule analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakata-Sogawa K, Tokunaga M
  • 学会等名: Gordon Research Conference Single Molecule Approaches To Biology
  • 発表場所: Lucca, Italy
  • 年月日: 20100627-0702
• [学会発表] Molecular dynamics in living cells using single molecule imaging and quantification (2010)
  • 著者名/発表者名: 徳永万喜洋,十川久美子
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場,神戸
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] Single molecule imaging in living cells and stochastic feature of molecular interactions (2010)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga M
  • 学会等名: niversitat Heidelberg . Tokyo Institute of Technology JOINT WORKSHOP: Life Science and Biological Technology
  • 発表場所: U, Univ Heidelberg, Germany
  • 年月日: 2010-07-16
• [学会発表] 1分子定量とシステムにおける意味 (2010)
  • 著者名/発表者名: 徳永万喜洋
  • 学会等名: 日本学術会議公開シンポジウム「生命動態システム科学 生命の動的理解・予測・制御を目指して」
  • 発表場所: 日本学術会議講堂,港区
  • 年月日: 2010-05-07
• [学会発表] Detection de molecules uniques sur cellule vivante: presentation d'une nouvelle technique de microscopie a fluorescence (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakata-Sogawa K, Tokunaga M
  • 学会等名: 27eme Rencontre Scientifique Francophone de Tokyo
  • 発表場所: la Maison Franco-Japonaise, Tokyo
  • 年月日: 2010-04-03
• [学会発表] TIRF principle and applications with a focus on biological samples (2010)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga M
  • 学会等名: DKFZ/EMBL Practical Course, Advanced Training Center of the EMBL
  • 発表場所: Heidelberg, Germany
  • 年月日: 2010-03-08
• [学会発表] Single molecule Microscopy for Immunological Cell Signaling (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakata-Sogawa K, Tokunaga M
  • 学会等名: Sweden-Japan Joint Coloquium, Karolinska Institute
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2010-01-19
• [学会発表] Single molecule imaging and quantitative analysis in living cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakata-Sogawa K, Tokunaga, M
  • 学会等名: EMBO Workshop "Visualizing Immune System Complexity", Cetre d'Immunologie Marseille-Luminy
  • 発表場所: France
  • 年月日: 20090115-17
• [学会発表] 細胞内蛍光 1分子イメージングと定量解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 徳永万喜洋,十川久美子
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会 ワークショップ
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 横浜
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] 薄層斜光照明法による細胞核の蛍光 1分子イメージング (2009)
  • 著者名/発表者名: 十川久美子,徳永万喜洋
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会 ワークショップ
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 横浜
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] 免疫細胞活性化初期過程の1分子イメージング解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 十川久美子,徳永万喜洋
  • 学会等名: 日本生化学会大会第82回 シンポジウム
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2009-10-21
• [学会発表] 生きた細胞で分子1個の動きを鮮明に観る (2009)
  • 著者名/発表者名: 徳永万喜洋,十川久美子
  • 学会等名: 第58回高分子討論会 シンポジウム特定テーマ特別発表
  • 発表場所: 熊本大学, 熊本
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] 生きた細胞で分子1個を鮮明に観る (2009)
  • 著者名/発表者名: 徳永万喜洋
  • 学会等名: エクストリームフォトニクスシンポジウム -光で繋ぐ理研の基礎科学-
  • 発表場所: 理研, 和光,埼玉
  • 年月日: 2009-05-20
• [学会発表] Single Molecule Imaging in Living Cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga M
  • 学会等名: 4th Global COE International Symposium Program
  • 発表場所: Tokyo Inst Tech, Meguro, Tokyo
  • 年月日: 2009-05-12
• [学会発表] ingle molecule imaging and quantitative analysis in living cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakata-Sogawa K, Tokunaga, M
  • 学会等名: Curie Institute Seminar
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2009-01-19
• [学会発表] Stochastic emergence of multiple intermediates detected by single-molecule protein unfolding (2008)
  • 著者名/発表者名: Fukagawa A, Hiroshima M, Sakane I, Kuwajima K, Tokunaga M
  • 学会等名: Gordon Research Conference Single Molecule Approaches To Biology
  • 発表場所: New Hampshire, USA
  • 年月日: 20080817-22
• [学会発表] Single molecule imaging and quantitative analysis of transcription factors in living cell by HILO microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakata-Sogawa K, Tokunaga M
  • 学会等名: Gordon Research Conference Single Molecule Approaches To Biology
  • 発表場所: New Hampshire, USA
  • 年月日: 20080817-22
• [学会発表] RNG105 deficiency impairs the dendritic transport of Na+/K+ ATPase subunit isoform mRNAs and the formation of neuronalnetworks and synapses (2008)
  • 著者名/発表者名: 椎名伸之,山口和彦,徳永万喜洋
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会・第 81回日本生化学会大会合同大会 シンポジウム
  • 発表場所: 神戸ポートピアホテル,神戸
  • 年月日: 2008-12-11
• [学会発表] 細胞膜における免疫シグナル伝達分子相互作用の1分子イメージングと定量解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 十川久美子,徳永万喜洋
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会・第 81回日本生化学会大会合同大会 シンポジウム
  • 発表場所: 神戸国際会議場, 神戸
  • 年月日: 2008-12-10
• [学会発表] 1分子計測・イメージングとシミュレーション研究の融合 (2008)
  • 著者名/発表者名: 徳永万喜洋,深川暁宏,十川久美子
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会 シンポジウム
  • 発表場所: 福岡国際会議場,福岡
  • 年月日: 2008-12-03
• [学会発表] 細胞1分子イメージングと定量 (2008)
  • 著者名/発表者名: 徳永万喜洋,十川久美子
  • 学会等名: 理研公開シンポジウム「細胞・発生研究への数理科学的アプローチ」
  • 発表場所: 理研, 神戸
  • 年月日: 2008-09-02
• [学会発表] Single molecule imaging by HILO microscopy in linving cells and stochastic emergence of multiple intermediates detected by single-molecule protein unfolding (2008)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga M, Fukagawa A, Sakata-Sogawa K
  • 学会等名: Gruss-Lipper Biophotonics Center Seminar
  • 発表場所: Albert Einstein College of Medicine, New York, USA
  • 年月日: 2008-08-25
• [図書] 第3版現代界面コロイド化学の基礎 (2009)
  • 著者名/発表者名: 徳永万喜洋, 十川久美子
  • 総ページ数: 3, (399-401)
  • 出版者: 丸善
• [備考]
  • URL: http://www.toku.bio.titech.ac.jp/
• [産業財産権] 顕微鏡システム発明者:宮脇成礼 (2010)
  • 発明者名: 徳永万喜洋, 十川久美子, 江部康平, 堀博文
  • 権利者名: オリンパスソフトウェアテクノロジー株式会社, 国立大学法人東京工業大学,独立行政法人理化学研究所
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-145571
  • 取得年月日: 2010-06-25