研究課題
基盤研究(B)
生きた細胞で生体分子1個を観る新しい顕微鏡法を開発した。細胞の厚みより薄い局所的照明を用い、従来の楽射照明法よりも最高で8倍のシグナルノイズ比の高画質を得た。生体分子の細胞内における3次元観察とともに、時間と他の分子との相互作用を加えた5次元情報を取得することを可能にした。当方法は、生体分子の動きを、システムとして明らかにする新しい分野を切り拓くツールになる。薄層斜光照明法は、細胞内部だけを薄層状に照明することで背景光を抑えると共に、照明光強度を強めシグナルを強めるという特徴がある。全反射照明法(TIR)・薄層斜光照明法(HILO)・落射照明法(Epi)を自在に変化させることができ、細胞表面と細胞内部の任意の深さを瞬時に切り換えることができ、それぞれの場所での最適な観察と同時に、3次元イメージングが可能になる。複数種の蛍光ラベルタンパク質を用いることにより、マルチカラー3次元イメージングを行うことで、各タンパク質の刺激前後での分布変化、共局在変化を定量することができる。このシステムを用いて以下の研究を行った。細胞質-核間輸送の1分子イメージングを定量し、相互作用する分子数・結合時間・解離定数・1分子あたりの輸送速度・核あたりの輸送速度を求めた。シミュレーションにより、実験値と数値モデルがよく一致するとの結果を得た。免疫T細胞の活性化における、Vav1分子のmicrocluster形成とシグナル伝達との関係を分子イメージングにより明らかにした。免疫細胞である肥満細胞を刺激した際の、細胞内の亜鉛濃度が数分の間に小胞体付近の細胞質で上昇し、シグナル伝達のセカンドメッセンジャーとして働く。亜鉛放出部位を特定するために、亜鉛インジケータと小胞体マーカーの2色3次元イメージングを行い、刺激による亜鉛ウェーブの様子を可視化した。
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