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2015 年度 実績報告書

細胞内分子機能のナノイメージングと機能のモデル解析

計画研究

研究領域ナノメディシン分子科学
研究課題/領域番号 23107002
研究機関東京大学

研究代表者

樋口 秀男  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90165093)

研究分担者 茅 元司  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (00422098)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2016-03-31
キーワードin vivo / がん細胞 / イメージング / 筋肉
研究実績の概要

ミオシン分子の機能がどのように拡張され,効率的な力発生を実現しているのかを明らかにすることを目的として,ミオシンフィラメントに相互作用するアクチンの端にビーズを結合させて光ピンセットでトラップし,ミオシンフィラメントの発生する力を計測した.さらにシミュレーションモデルを構築し実験データとの比較から,外部負荷に対する各ミオシン分子の力発生状態を調べた結果,高負荷・高ATP濃度においてミオシンの力発生のタイミングが同調する可能性が示唆された.協調性を直接検証するためにミオシン分子に金ナノ粒子を標識し,その散乱像を高速度カメラで計測する方法を開発し,ミオシン分子の動態を直接計測した.ミオシンがアクチンと相互作用しながら平均15 nm程度移動する様子を1分子レベルで初めて捉えることに成功した.
非侵襲in vivoイメージングの時間分解能を従来よりもあげることに成功した。実験では,細胞質内のチューブリンにGFP、核に蛍光強度が高いRFP(Red Fluorescent Protein: HcRed1)が発現するよう2重に蛍光ラベルしたヒト乳がん細胞を作出し、免疫不全マウスの耳介内に接種後、非侵襲においてin vivoイメージングを行い、単一細胞のGFP蛍光およびRFP蛍光を0.01秒の露光時間で撮影することに成功した。その際、がん細胞の接種箇所を極力、皮膚の直下とし、血流が遮断されない程度の圧力でマウス耳介を顕微鏡ステージに水平に圧着するなど、皮膚表面からの深さを浅くするよう工夫を施した。これらのことにより、従来よりも露光時間が短く、かつ鮮明な像を撮影することに成功した。

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。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Quantitative evaluation of malignant gliomas damage induced by photoactivation of IR700 dye2016

    • 著者名/発表者名
      Morito Sakuma, Sayaka Kita and Hideo Higuchi
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 17 ページ: 473-482

    • DOI

      10.1080/14686996.2016.1205936

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analysis of spontaneous oscillations for a three state power stroke model2016

    • 著者名/発表者名
      Takumi Washio, Seine A. Shintani, Hideo Higuchi and Toshiaki Hisada
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 22 ページ: 473-482

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.95.022411

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] In vivo muscle force and muscle power during near-maximal frog jumps2016

    • 著者名/発表者名
      Eug Kuan Moo, Daniel R Peterson, Timothy R Leonard, Motoshi Kaya, Walter Herzog
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 12 ページ: 1-

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0173415

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Predictive diagnosis of the risk of breast cancer recurrence after surgery by single-particle quantum dot imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Kohsuke Gonda, Minoru Miyashita, Hideo Higuchi, Hiroshi Tada, Tomonobu M Watanabe, Mika Watanabe, Takanori Ishida, Noriaki Ohuchi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1038/srep14322

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dynein arms are strain-sensitive direction-switching force generators.2015

    • 著者名/発表者名
      Chikako Shingyoji, Izumi Nakano, Yuichi Inoue and Hideo Higuchi
    • 雑誌名

      Cytoskeleton

      巻: 72 ページ: 388-401

    • DOI

      10.1002/cm.21232

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 生物の普遍性2015

    • 著者名/発表者名
      樋口秀男
    • 雑誌名

      生物物理学会誌

      巻: 55 ページ: 285-285

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Quantitative evaluation of recovery from damage in cancer cells2017

    • 著者名/発表者名
      Morito Sakuma and Hideo Higuchi
    • 学会等名
      Ito International Research Center
    • 発表場所
      東大(東京都文京区)
    • 年月日
      2017-02-11 – 2017-02-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Hideo Higuchi. Molecular Mechanism of Synchronous Force Generations among Myosin Molecules2017

    • 著者名/発表者名
      Motoshi Kaya, Takumi Washio, Hideo Higuchi
    • 学会等名
      The 61st Annual Meeting of Biophysical Society
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2017-02-11 – 2017-02-15
    • 国際学会
  • [学会発表] The power stroke distance of human cytoplasmic dynein2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshimi Kinoshita, Taketoshi Kambara, Kaori Nishikawa, Motoshi Kaya, Hideo Higuchi
    • 学会等名
      The 61st Annual Meeting of Biophysical Society
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2017-02-11 – 2017-02-15
    • 国際学会
  • [学会発表] ミオシン集団の持つ協同性と周期性2016

    • 著者名/発表者名
      樋口秀男, 茅元司, 鷲尾巧, 新谷正嶺
    • 学会等名
      生物物理学会東北支部会
    • 発表場所
      東北大 (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-12-16 – 2016-12-16
    • 招待講演
  • [学会発表] Cooperative force generation by muscle myosin molecules interacting with actin filaments2016

    • 著者名/発表者名
      Hideo Higuchi
    • 学会等名
      International Symposium on Universal Biology Univ. Tokyo
    • 発表場所
      東大(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-11-28 – 2016-11-29
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular mechanism of synchronous force generations among skeletal myosins. Symposium2016

    • 著者名/発表者名
      Motoshi Kaya
    • 学会等名
      The 54th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      Intenational center, Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2016-09-25 – 2016-09-27
    • 招待講演
  • [学会発表] Cooperative force generation by muscle myosin molecules interacting with actin filaments2016

    • 著者名/発表者名
      Hideo Higuchi, Motoshi Kaya, Takumi Washio, Seine Shintani
    • 学会等名
      KIAS Protein Science
    • 発表場所
      Soul, Korea
    • 年月日
      2016-09-22 – 2016-09-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mechanism of Synchronous Force Generations Between Skeletal Myosins in Myofilament2016

    • 著者名/発表者名
      Motoshi Kaya, Yoshiaki Tani, Takumi Washio, Toshiaki Hisada, Hideo Higuchi
    • 学会等名
      The 19th European Bioenergetics Conference
    • 発表場所
      Riva del Garda, Italy
    • 年月日
      2016-07-02 – 2016-07-07
    • 国際学会
  • [図書] 少数性生物学2017

    • 著者名/発表者名
      茅 元司
    • 総ページ数
      178 (121-140)
    • 出版者
      日本評論社

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公開日: 2018-01-16  

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