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2022 年度 研究成果報告書

クライオ電子顕微鏡による細胞内分子構造解析法:微小管形成の場を原子レベルで捉える

研究課題

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研究課題/領域番号 21K19352
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分48:生体の構造と機能およびその関連分野
研究機関神戸大学

研究代表者

仁田 亮  神戸大学, 医学研究科, 教授 (40345038)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
キーワードクライオ電子顕微鏡 / クライオ電子線トモグラフィー / クライオCLEM / クライオFIB-SEM / 微小管
研究成果の概要

本研究課題では、中心体非依存性微小管ネットワークの形成の場を題材に、クライオ電子顕微鏡法による細胞内分子構造解析法の整備を行った。目的タンパク質を蛍光標識したCOS7細胞をグリッド上で培養・急速凍結し、クライオ蛍光顕微鏡で標的分子のグリッド上でのマップを作成、その後、細胞周辺の薄い部分を狙ってクライオ電子線トモグラフィー撮影を行った。得られた画像を3次元再構成し、その解釈は深層学習またはテンプレートマッチングにより自動化に成功した。また、iPS心筋細胞を用いて、核周辺のZ軸方向に5-10μmの厚さのある部分をFIB-SEMにて薄切し、クライオ電子線トモグラフィー法のスキームを一通り確立した。

自由記述の分野

細胞生物学・構造生物学

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞レベルのクライオ電子線トモグラフィー解析は、細胞内局所で起こる様々な生理的・病理的反応の場を、細胞内の分子構造変化として捉えることができる唯一の手法である。ゆえに本研究により、細胞内で起こっている現象を分子レベルで可視化することが可能となり、細胞生物学・分子病理学などの大きなブレークスルーにつながることが期待される。今後の課題は、本手法のスループットを如何に向上させ、一般的な技術として定着させるかである。

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公開日: 2024-01-30  

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