ピンポイント機能阻害による細胞内微細構造ダイナミクスの研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23370029
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 松永 幸大 東京理科大学, 理工学部, 准教授 (40323448)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 光分子不活性化法 / 細胞分裂 / 光活性化タンパク質

研究概要

顕微鏡で見ている細胞内微細構造を、その場で不活性化する「ピンポイント機能阻害法」を用いて、細胞分裂のダイナミクス制御機構を明らかにすることを目的に研究を進めた。申請者が開発してきた光阻害法を用いて、３Ｄ画像による細胞内ナビゲーションを活用しながら、細胞内微細構造の時空間特異的阻害を実施し、生体への影響を解析することを目的とした。ピンポイント機能阻害実験は光分子活性化法(chromophore-assisted light inactivation: CALI)を応用した手法である。タンパク質発現細胞ラインにより、ライブセルイメージングをしながらタンパク質のピンポイント機能阻害を実施した。特に、微小管に光活性化ROS発生タンパク質を連結した細胞のライブセルイメージング解析との技術融合を集中的に進めた。微小管結合タンパク質と染色体動態制御タンパク質をピンポイント阻害できる細胞ラインを構築した。この結果、特定の細胞内位置にある微小管の機能を阻害できるようになった。
画像構築や画像の定量解析は連携研究者の協力を得て調整および解析を進めた。光阻害前後における細胞内微細構造変化を定量的に解析した。昨年度から収集しているイメージングによる動態情報を基に定量的パラメーターを収集し、特徴量から数理生物学的な手法を用いて、細胞分裂と細胞伸長による形態形成ダイナミクスモデルを構築した。
以上のデータを含んだ光照射による光分子不活性化法と細胞内オルガネラ阻害法の論文を英語論文として発表した。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Chromophore-assisted laser inactivation - towards a spatiotemporal-functional analysis of proteins, and the ablation of chromatin, organelle and cell function (2014)
  • 著者名/発表者名: Sano, Y., Watanabe, W. and Matsunaga, S.
  • 雑誌名: JOURNAL OF CELL SCIENCE 巻: 127 ページ: 1621-1629
  • DOI: 10.1242/jcs.144527
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytokinins control endocycle onset by promoting the expression of an APC/C activator in Arabidopsis roots (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, N., Kajihara, T., Okamura, C., Kim, Y., Katagiri, Y., Okushima, Y., Matsunaga, S., Hwang, I., and Umeda, M.
  • 雑誌名: CURRENT BIOLOGY 巻: 23 ページ: 1812-1817
  • DOI: 10.1016/j.cub.2013.07.051
  • 査読あり
• [雑誌論文] The kinesin-like protein TOP promotes Aurora localisation and induces mitochondrial, chloroplast and nuclear division. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, Y., Fujiwara, T., Imoto, Y., Yoshida, M., Ohnuma, M., Hirooka, S., Misumi, O., Kuroiwa, H. Kato, S., Matsunaga, S. and Kuroiwa, T.
  • 雑誌名: JOURNAL OF CELL SCIENCE 巻: 126 ページ: 2392-2400
  • DOI: 10.1242/jcs.116798.
  • 査読あり
• [雑誌論文] New insights into the dynamics of plant cell nuclei and chromosomes. (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsunaga, S., Katagiri, Y., Nagashima, Y., Sugiyama, T., Hasegawa, J., Hayashi, K. and Sakamoto, T.
  • 雑誌名: INTERNATIONAL REVIEW OF CELL AND MOLECULAR BIOLOGY 巻: 305 ページ: 253-301
  • DOI: 10.1016/B978-0-12-407695-2.00006-8.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The boundary of the meristematic and elongation zones in roots: endoreduplication precedes rapid cell expansion (2013)
  • 著者名/発表者名: The boundary of the meristematic and elongation zones in roots: endoreduplication precedes rapid cell expansion
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 ページ: 2723
  • DOI: 10.1038/srep02723
  • 査読あり
• [学会発表] Imaging analyses of DNA replication and cell division in root development
  • 著者名/発表者名: Sachihiro Matsunaga
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学 五福キャンパス
• [学会発表] Plant Aurora kinase localizes at the centromeric region and phosphorylates microtubule-related proteins
  • 著者名/発表者名: 松永幸大、北原英里奈、栗原大輔、小牧伸一郎、高木麻衣、佐野行己、長島慶宜、中神弘史、伊藤正樹、杉本慶子、橋本隆、松永朋子、坂本卓也
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
• [学会発表] Subnuclear dynamics and cell dynamics in root morphogenesis.
  • 著者名/発表者名: Sachihiro Matsunaga
  • 学会等名: Workshop on Modeling Biomolecular Systems in Cellular Environment
  • 発表場所: 京都大学理学研究科セミナーハウス
  • 招待講演
• [図書] Atlas of Plant Cell Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsuko Noguchi, Shigeyuki Kawano, Atsushi Sakai, Yasuko Hayashi, Ichiro Karahara, Sachihiro Matsunaga and Hirokazu Tsukaya
  • 出版者: Springer
• [備考] 研究情報データベースRIDAI
  • URL: https://www.tus.ac.jp/ridai/doc/ji/RIJIA01User.php?act=nam&kin=pap&diu=64d9