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2009 年度 研究成果報告書

細胞内現象をリアルタイムに可視化する技術と光で操作する技術の開発

研究課題

  • PDF
研究課題/領域番号 17017039
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

宮脇 敦史  独立行政法人理化学研究所, 細胞機能探索技術開発チーム, チームリーダー (80251445)

研究分担者 水野 秀昭  独立行政法人理化学研究所, 細胞機能探索技術開発チーム, 専門職研究員 (80301779)
下薗 哲  独立行政法人理化学研究所, 細胞機能探索技術開発チーム, 研究員 (40391982)
深野 天  独立行政法人理化学研究所, 細胞機能探索技術開発チーム, 研究員 (80373364)
筒井 秀和  独立行政法人理化学研究所, 細胞機能探索技術開発チーム, 客員研究員 (30392038)
永井 健治  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (20311350)
研究協力者 井端 啓二  独立行政法人理化学研究所, 細胞機能探索技術開発チーム, 研究員
宮内 崇行  独立行政法人理化学研究所, 細胞機能探索技術開発チーム, 研究員 (00392142)
VETRIVEL Lakshmanan  独立行政法人理化学研究所, 細胞機能探索技術開発チーム, 研究員
研究期間 (年度) 2005 – 2009
キーワード蛍光蛋白質 / 細胞周期 / レシオイメージング / 膜電位 / 蛍光イメージング / 神経前駆細胞
研究概要

(蛍光蛋白質を利用した可視化技術の開発)
細胞周期をリアルタイムにモニタする蛍光プローブFucciを開発し、動物個体発生における細胞周期の時空間パターンを解析した。珊瑚類からクローニンした蛍光蛋白質のペアにFRETを応用して膜電位プローブMermaidを開発した。大きなストークスシフトを示す蛍光蛋白質Keimaを開発し、一本のレーザー発振線で行う蛍光相互相関分光法やデュアルカラー2光子励起顕微鏡観察を提案した。
(蛍光蛋白質を利用した光操作技術の開発)
フォトクロミズム蛍光蛋白質Dronpaについて、その暗状態の構造的基盤をNMR解析によって明らかにした。また明暗スイッチングの速度が異なる変異体を作製し、超解像度顕微鏡技術への応用を試みた。フォトコンバージョン蛍光蛋白質KikGRについて、β脱離反応における中間体を見い出し、E1(unimolecular)反応を支持するデータを得た。またKikGRを利用して、細胞分裂後30分間に核膜の透過性が亢進することを明らかにした。

  • 研究成果

    (60件)

すべて 2009 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 15件) 学会発表 (27件) 図書 (14件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Illuminating cell-cycle progression in the developing zebrafish embryo.2009

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama M, Sakaue-Sawano A, Iimura T, Fukami K, Kitaguchi T, Kawakami K, Okamoto H, Higashijima S, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106(49)

      ページ: 20812-20817

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The E1 mechanism in photo-induced β-elimination reactions for green-to red conversion of fluorescent proteins.2009

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui H, Shimizu H, Mizuno H, Nukina N, Furuta T, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Chemistry & Biology 16

      ページ: 1140-1147

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diffusion of large molecules into assembling nuclei revealed using an optical highlighting technique.2009

    • 著者名/発表者名
      Shimozono S, Tsutsui H, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Biophys J. 97(5)

      ページ: 1288-1294

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Light-dependent regulation of structural flexibility in a photochromic fluorescent protein2008

    • 著者名/発表者名
      Mizuno H, Kumar Mal T, Walchli M, Kikuchi A, Fukano T, Ando R, Jeyakanthan J, Taka J, Shiro Y, Ikura M, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105

      ページ: 9927-9932

  • [雑誌論文] Improving membrane voltage measurements using FRET with new fluorescent proteins.2008

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui H, Karasawa S, Okamura Y, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Nature Methods 5

      ページ: 683-685

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of microscopic systems for high-speed dual-excitation ratiometric Ca(2+) imaging.2008

    • 著者名/発表者名
      Fukano T, Shimozono S, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Brain Cell Biol. 36

      ページ: 43-52

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tracing the Silhouette of Individual Cells in S/G2/M Phases with Fluorescence.2008

    • 著者名/発表者名
      Sakaue-Sawano A, Ohtawa K, Hama H, Kawano M, Ogawa M, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Chemistry & Biology 15

      ページ: 1243-1248

  • [雑誌論文] Two-photon dual-color imaging using fluorescent proteins.2008

    • 著者名/発表者名
      Kawano H, Kogure T, Abe Y, Mizuno H, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Nat Methods. 5(5)

      ページ: 373-374

    • 査読あり
  • [雑誌論文] GFP-like proteins stably accumulation in lysosomes2008

    • 著者名/発表者名
      Katayama H, Yamamoto A, Yoshimori T, Mizushima N, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Cell Struct Funct. 33

      ページ: 1-12

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A practical device for delivery of molecules into multipule neurons in culture.2008

    • 著者名/発表者名
      Hara C, Tateyama K, Akamatsu N, Imabayashi H, Karaki K, Okano H, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Brain Cell Biology 35

      ページ: 229-237

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualizing Spatiotemporal Dynamics of Multicellular Cell2008

    • 著者名/発表者名
      Sakaue-Sawano A, Kurokawa H, Morimura T, Hanyu A, Hama H, Osawa H, Kashiwagi S, Fukami K, Miyata T, Miyoshi H, Imamura T, Ogawa M, Masai H, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Cycle Progression. Cell 132

      ページ: 487-498

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differential Ras activation between caveolae/raft and non-raft microdomains2007

    • 著者名/発表者名
      Fukano T, Sawano A, Ohba Y, Matsuda M, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Cell Struct. Func. 32

      ページ: 9-15

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highlighted generation of fluorescence signals using simultaneous two-color irradiation on Dronpa mutants2007

    • 著者名/発表者名
      Ando R, Flors C, Mizuno H, Hofkens J, Miyawaki A
    • 雑誌名

      Biophysical J. 92

      ページ: L97-L99

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A fluorescent variant of a protein from the stony coral Montipora facilitates dual-color single-laser fluorescence cross-correlation spectroscopy2006

    • 著者名/発表者名
      Kogure T, Karasawa S, Araki T, Saito K, Kinjo M, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Nature Biotechnology 24

      ページ: 577-581

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Concatenation of Cyan and Yellow Fluorescent Proteins for Efficient Resonance Energy Transfer.2006

    • 著者名/発表者名
      Shimozono S; Hosoi H; Mizuno H; Fukano T; Tahara T; Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Biochemistry 45

      ページ: 6267-6271

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Semi-rational engineering of a coral fluorescent protein into an efficient highlighter.2005

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui H, Karasawa S, Shimizu H, Nukina N, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      EMBO Rep. 6

      ページ: 233-238

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast dual-excitation ratiometry with light-emitting diodes and high-speed liquid crystal shutters.2005

    • 著者名/発表者名
      Fukano T, Shimozono S, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun. 330

      ページ: 250-255

    • 査読あり
  • [学会発表] New Fluorescent Probes and New Perspectives in Bioscience2009

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      9th NIBB-EMBL Symposium: Functional Imaging
    • 発表場所
      Okazaki, Japan
    • 年月日
      20090400
  • [学会発表] New Fluorescent Probes and New Perspectives in Bioscience2009

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      The 36th Congress of the International Union of Physiological Sciences
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2009-07-28
  • [学会発表] New Fluorescent Probes and New Perspectives in Bioscience2009

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Dendrites: Molecules, Structure and Function
    • 発表場所
      Lucca, Italy
    • 年月日
      2009-05-17
  • [学会発表] New fluorescent probes and new perspectives in bioscience2008

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A., Sakaue-Sawano A., Ando R., Mizuno H., Kogure T., Kurokawa H., Sugiyama M., Sugimura K.
    • 学会等名
      Focus on Microscopy 2008
    • 年月日
      2008-04-14
  • [学会発表] Spatiotemporal dynamics of multicellular cell cycle progression revealed by fluorescence imaging2008

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      3rd Workshop on Cell Regulations in Division and Arrest Under Stress
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      2008-04-07
  • [学会発表] New Fluorescent Probes and New Perspectives in Bioscience2008

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      Nature Chemical Biology Symposium 2008
    • 発表場所
      Chemical Neurobiology(New York, USA)
    • 年月日
      2008-02-22
  • [学会発表] New Fluorescent Probes and New Perspectives in Bioscience2007

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      4th Takeda Science Foundation Symposium on Pharma Sciences On the Frontiers of Chemical Biology
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2007-12-03
  • [学会発表] New fluorescent probes and new perspectives in bioscience2007

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      HHMI Meeting on Fluorescent Proteins and Biological Sensors
    • 発表場所
      Janelia Farm, USA
    • 年月日
      2007-10-29
  • [学会発表] Spatially restricted generation of fluorescence signals using simultaneous 488- and 405-nm irradiation2007

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      Keio International Symposium on Photonics and Molecular Therapy
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2007-08-07
  • [学会発表] New Fluorescent Probes and New Perspectives in Bioscience2007

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      25th JES Summer Seminar on Endocrinology & Metabolism
    • 発表場所
      Awaji
    • 年月日
      2007-07-18
  • [学会発表] New Fluorescent Probes and New Perspectives in Bioscience2007

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      International Symposium: Leading edge in Bioscience
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2007-03-17
  • [学会発表] RIKEN Center for Developmental Biology Symposium 2006: Logic of Development: New Strategies and Concepts2006

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      RIKEN Center for Developmental Biology Symposium 2006: Logic of Development: New Strategies and Concepts
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      20060400
  • [学会発表] Innovations in Fluorescence Imaging of Cellular Functions Using Fluorescent Proteins2006

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      The 46th Annual Meeting of the American Society for Cell Biology
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2006-12-12
  • [学会発表] New Fluorescent Probes and New Perspectives in Bioscience2006

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      esearch Institute of Molecular Pathology (IMP), Institute of Molecular Biotechnology of the Austrian Academy of Sience (IMBA) and Boehringer Ingelheim (BI) Meeting: Cellular and In Vivo Imaging
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 年月日
      2006-11-10
  • [学会発表] New Fluorescent Probes and New Perspectives in Bioscience2006

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      National Institutes of Heath (NIH) and Japan Society for Promotion of Science (JSPS) Joint Symposium: Frontiers in 21st Century Biomedical Science
    • 発表場所
      Bethesda, USA
    • 年月日
      2006-11-07
  • [学会発表] Optical Labeling Techniques2006

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      European Molecular Biology Organization (EMBO) Practical Course: Multi-photon imaging of living cells and tissues
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2006-10-26
  • [学会発表] Spatio-temporal Patterns of Intracellular Signaling2006

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      7th International Conference on Systems Biology
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2006-10-09
  • [学会発表] Fluorescence imaging for cellular functions2006

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      2006 Gordon Research Conference (GRC): Single Molecular Approaches to Biology
    • 発表場所
      New London, USA
    • 年月日
      2006-06-22
  • [学会発表] New methods of visualizing signaling with fluorescent imaging2006

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      2006 Gordon Research Conference (GRC): Molecular & Cellular Neurobiology
    • 発表場所
      Hong Kong
    • 年月日
      2006-06-13
  • [学会発表] New Fluorescent Probes and New Perspectives in Bioscience2006

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      International Conference on Microtechnologies in Medicine and Biology (MMB2006)
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      2006-05-10
  • [学会発表] Visualization of the Spatial and Temporal Dynamics of Intracellular Signaling2006

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      National Institutes of Heath (NIH) meeting: Frontiers in Live Cell Imaging
    • 発表場所
      Bethesda, USA
    • 年月日
      2006-04-20
  • [学会発表] Spatial and temporal dynamics of intracellular signaling reveled by bioimaging2006

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) International Workshop: Single Molecule Analysis
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      2006-04-17
  • [学会発表] New Fluorescent Probes and New Perspectives in Bioscience2006

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      Photonics West 2006, Biomedical Optics (BIOS 2006), Multiphoton Microscopy in the Biomedical Sciences 6
    • 発表場所
      San Jose, USA
    • 年月日
      2006-01-22
  • [学会発表] Photo-modulatable fluorescent proteins2005

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2005)
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2005-12-19
  • [学会発表] Spatio-temporal dynamics of intracellular signaling2005

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2005)
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2005-12-18
  • [学会発表] New Fluorescent Probes and New Perspectives in Bioscience2005

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      Multi-Institutional International Symposium on "MEI"
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2005-12-07
  • [学会発表] Novel Approaches to Visualizing Protein Functions in Living Cells2005

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A.
    • 学会等名
      3rd The Takeda Science Foundation Symposium on PharmaSciences: On the Frontiers of Neuro-PharmaSciences
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2005-12-06
  • [図書] Medical Bio(細胞周期イメージング技術, 6(11))2009

    • 著者名/発表者名
      阪上-沢野朝子, 正井久雄, 宮脇敦史
    • 総ページ数
      54-59
  • [図書] 最新医学(細胞周期を時空間的に可視化する技術, 64(3))2009

    • 著者名/発表者名
      阪上-沢野朝子, 正井久雄, 宮脇敦史
    • 総ページ数
      218-231
  • [図書] メディカル・サイエンス・ダイジェスト(細胞の分裂を色で追跡する技術, 35(3))2009

    • 著者名/発表者名
      阪上-沢野朝子, 宮脇敦史
    • 総ページ数
      4-5
  • [図書] 細胞工学(細胞周期を時空間的に可視化する技術, 28(1))2008

    • 著者名/発表者名
      阪上-沢野朝子, 宮脇敦史
    • 総ページ数
      15-21
  • [図書] 実験医学増刊 生命現象の動的理解を目指すライブイメージング(細胞周期をリアルタイムに可視化する技術, 26(17))2008

    • 著者名/発表者名
      阪上-沢野朝子, 正井久雄, 宮脇敦史
    • 総ページ数
      148-155
  • [図書] 組織細胞化学 2008(インキュベーション顕微鏡を用いた長時間観察)2008

    • 著者名/発表者名
      阪上-沢野朝子, 宮脇敦史
    • 総ページ数
      117-124
  • [図書] Methods Cell Biol.(Engineering FRET Constructs Using CFP and YFP., 85C)2007

    • 著者名/発表者名
      Shimozono S, Miyawaki A.
    • 総ページ数
      381-393
  • [図書] 光学(フォトクロミック蛍光タンパク質を使って探る生体分子ダイナミズム, 36(11))2007

    • 著者名/発表者名
      宮脇敦史
    • 総ページ数
      639-642
  • [図書] 蛋白質 核酸 酵素(蛍光蛋白質の化学, 37(3))2007

    • 著者名/発表者名
      宮脇敦史
    • 総ページ数
      228-237
  • [図書] 液晶(高輝度発光ダイオードと強誘電性液晶シャッターを用いたビデオレート細胞内カルシウムイオンイメージング, 11)2007

    • 著者名/発表者名
      深野天, 宮脇敦史
    • 総ページ数
      63-70
  • [図書] 現代化学(タンパク質間相互作用を観る蛍光技術, 425)2006

    • 著者名/発表者名
      宮脇敦史
    • 総ページ数
      45-50
  • [図書] ブレインテクノニュース(フォトクロミック蛍光タンパク質、Dronpa(ドロンパ), 109)2005

    • 著者名/発表者名
      宮脇敦史
    • 総ページ数
      14-16
  • [図書] 未来材料(フォトクロミック蛍光タンパク質、Dronpa(ドロンパ), 5(9))2005

    • 著者名/発表者名
      宮脇敦史
    • 総ページ数
      2-4
  • [図書] Adv. Biochem. Eng. Biotechnol.(Engineering fluorescent proteins., 95)2005

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki A, Nagai T, Mizuno H.
    • 総ページ数
      1-15
  • [産業財産権] 細胞周期可視化プローブ2007

    • 発明者名
      宮脇敦史、阪上朝子、正井久雄
    • 権利者名
      理化学研究所・東京都医学研究
    • 産業財産権番号
      特許2007-068240
    • 出願年月日
      2007-03-16
  • [産業財産権] 蛍光蛋白質2005

    • 発明者名
      宮脇敦史、安藤亮子、水野秀昭
    • 権利者名
      理化学研究所
    • 産業財産権番号
      特許2006-513770
    • 出願年月日
      2005-05-20

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公開日: 2011-06-18   更新日: 2016-04-21  

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