細胞分子挙動観察のための蛍光性シリコンナノ結晶の開発と応用

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23657101
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 楠見 明弘 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 教授 (50169992)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: 応用光学・量子光工学 / 複合材料・物性 / マイクロ・ナノデバイス / 量子ドット / シグナル伝達

研究概要

蛍光顕微鏡観察、特に１分子蛍光観察の限界は、蛍光プローブにあった。とりわけ、以下の３つの問題、　(１) 大きい（量子ドットとGFP）、　(２) 退色する（量子ドットでさえ数分）、　(３)点滅する（特に、GFPと量子ドット）の早急な解決が必要であった。本研究では、生物医学の分野ではほとんど注目されてこなかったシリコンナノ結晶に注目し、300分以上退色もブリンクもせず、大きさも1~4nm程度に収まる生医学応用のためのシリコンナノ粒子を開発した。表面親水化、1個のナノ結晶に1個のタンパク質を結合させる方法の開発にも成功し、細胞膜上の受容体1分子を今までより10倍以上長く追跡することが可能になった。

研究成果

• [雑誌論文] Biexciton state causes photoluminescence fluctuations in CdSe/ZnS core/shell quantum dots at high photoexcitation densities (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Yoshikawa, H. Hirori, H. Watanabe, T. Aoki, T. Ihara, R. Kusuda, C. Wolpert, T. K. Fujiwara, A. Kusumi, Y. Kanemitsu, and K. Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.88 ページ: 155440, 1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.88.155440
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biocompatible fluorescent silicon nanocrystals for single-molecule tracking and fluorescence imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Nishimura, K. Ritchie, R. S. Kasai, M. Goto, N. Morone, H. Sugimura, K. Tanaka, I. Sase, A. Yoshimura, Y. Nakano, T. K. Fujiwara, and A. Kusumi
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology 巻: Vol.202 ページ: 967-983
  • DOI: 10.1083/jcb.201301053
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic organizing principles of the plasma membrane for signal transduction : Commemorating the fortieth anniversary of Singer and Nicolson's fluid-mosaic Model (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Kusumi, T. K. Fujiwara, R. Chadda, M. Xie, T. A. Tsunoyama, Z. Kalay, R. S. Kasai, and K. G. N. Suzuki
  • 雑誌名: Annual Review of Cell and Developmental Biology 巻: Vol.28 ページ: 215-250
  • DOI: 10.1146/annurev-cellbio-100809-151736
  • 査読あり
• [雑誌論文] Membrane mechanisms for signal transduction : The coupling of the meso-scale raft domains to membrane-skeleton-induced compartments and dynamic protein complexes (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Kusumi, T. K. Fujiwara, N. Morone, K. J. Yoshida, R. Chadda, M. Xie, R. S. Kasai, and K. G. N. Suzuki
  • 雑誌名: Seminars in Cell and Developmental Biology 巻: Vol.23(2) ページ: 126-144
  • DOI: 10.1016/j.semcdb.2012.01.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hierarchical meso-scale domain organization of the plasma membrane (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Kusumi, K. G. N. Suzuki, R. S. Kasai, K. Ritchie, and T. K. Fujiwara
  • 雑誌名: Trends in Biochemical Sciences 巻: Vol.36 ページ: 604-615
  • DOI: 10.1016/j.tibs.2011.08.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytoskeleton-induced meso-scale domains (2011)
  • 著者名/発表者名: Z. Kalay, T. K. Fujiwara, and A. Kusumi
  • 雑誌名: Cellular Domains 巻: 1 ページ: 3-22
  • DOI: 10.1002/9781118015759.ch1
  • 査読あり
• [学会発表] Dynamic organizing principles of the plasma membrane that regulate signal transduction : single-molecule tracking studies (2012)
  • 著者名/発表者名: 楠見明弘
  • 学会等名: Departmental Seminar
  • 発表場所: Dept. of Physiology, University of Otago, University of Otago(ニュージーランド)
  • 年月日: 2012-11-26
• [学会発表] Organizing principles of the plasma membrane : Three-tiered hierarchical meso-scale domain architecture revealed by single-molecule tracking (2012)
  • 著者名/発表者名: 楠見明弘
  • 学会等名: Joint Summer Research School in Nanomedicine
  • 発表場所: 慶應義塾大学(東京)
  • 年月日: 2012-08-02
• [学会発表] Signal transduction of GPI-anchored receptors based on dimerization and raft-lipid interaction (2012)
  • 著者名/発表者名: 楠見明弘
  • 学会等名: The 105th International Titisee Conferences
  • 発表場所: Treschers Schwarzwaldhotel am See(ドイツ)
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] Lipid-Stabilized Dynamic Homo-Dimers of GPI-Anchored Receptors Convert into Oligomeric Signaling Clusters (2011)
  • 著者名/発表者名: 楠見明弘
  • 学会等名: The 51st Annual Meeting of the American Society for Cell Biology
  • 発表場所: Colorado Convention Center(アメリカ)
  • 年月日: 2011-12-03
• [学会発表] Organizing principle of the plasma membrane : three-tiered meso-scale domain architecture revealed by single-molecule tracking (2011)
  • 著者名/発表者名: 楠見明弘
  • 学会等名: The 8th European Biophysics Congress
  • 発表場所: Eotvos Lorand University(ハンガリー)
  • 年月日: 2011-08-27
• [学会発表] Raft-facilitated protein interactions for signal transduction as revealed by single-molecule imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: 楠見明弘
  • 学会等名: The 30th Naito Conference "Membrane Dynamics and Lipid Biology [II] : Domains, Droplets and Diseases"
  • 発表場所: シャトレーゼガトーキングダムサッポロ(北海道)
  • 年月日: 2011-06-29
• [備考]
  • URL: http://www.nanobio.frontier.kyoto-u.ac.jp/