生きた細胞内の生体分子1個を観て操作する蛍光顕微鏡法の開発

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10558110
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 船津 高志 早稲田大学, 理工学部, 助教授 (00190124)
• キーワード: 蛍光顕微鏡 / 1分子イメージング

研究概要

生態機能の分子メカニズムを解明するためには、個々の生体分子を蛍光色素で可視化し、その機能を1分子レベルで調べる方法が有効である。昨年度は、生きている細胞の中で個々の生体分子をイメージングするために共焦点顕微鏡(CSU10;横河電機製)を改造し、蛍光色素1分子をビデオレートで観察することに成功した。しかし、共焦点ユニットの内部で発生する背景光のために十分なS/N比を得ることができなかった。今年度は結像系にさらなる改良を加え、背景光が実質的に問題にならないレベルまで低下させることに成功した。また、励起光による細胞の自家蛍光についても評価を行い、橙色よりも長波長のレーザー光で励起すれば、主に電子伝達系に由来する自家蛍光は問題にならないことが明らかになった。このレーザー共焦点顕微鏡システムを用いた1蛍光分子イメージングの例として、核内のmRNAのイメージングを試みた。培養細胞(Xenopus A6)の核内に数千個のoligo(dT)を注射してmRNAのポリA部分に結合させた。このようにして蛍光標識したmRNAが核内を溶液中と同様な速度でブラウン運動している様子が観察された。この結果は、mRNAは核内を能動輸送で運ばれるのではなく、拡散で輸送されることを示唆している。さらに、強力なプロモーターをもつプラスミドをoligo(dT)と同時に注射することにより、特定のmRNAだけを大量に発現させてその挙動を追えるようになった。

研究成果

• [文献書誌] Y.Harada, T.Funatsu et al.: "Single molecule imaging of RNA polymerase-DNA interactions in real time."Biophysical Journal. 76. 709-715 (1999)
• [文献書誌] Y.Ishii et al.: "Fluorescence resonance energy transfer between single fluorophores attached to a coiled-coil protein in aqueous solution"Chemical Physics. 247. 163-173 (1999)
• [文献書誌] T.Wazawa et al.: "Spectral fluctuation of a Single fluorophore conjugated to a protein molecule."Biophysical Journal. 78(in press). (2000)
• [文献書誌] 齋藤 究,船津高志: "近接場光学の原理と生物科学への応用"蛋白質 核酸 酵素. 44. 807-811 (1999)
• [文献書誌] 船津高志: "1分子の生体高分子を観て操る"高分子. 48. 906-909 (1999)
• [文献書誌] 船津高志,多田隈尚史: "1分子蛍光イメ-ジング法"non-RI実験の最新プロトコ-ル. 165-166 (1999)
• [文献書誌] 船津高志(編): "生命科学を拓く新しい光技術"共立出版. 186 (1999)