2019 Fiscal Year Annual Research Report
細胞内外における局所温度の最先端計測技術の開発と実践
| Project Area | Integrative understanding of biological phenomena with temperature as a key theme |
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| Project/Area Number |
15H05931
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
原田 慶恵 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (10202269)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡部 弘基 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (20455398)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 生物物理学 / 細胞内温度計測 / 蛍光寿命イメージング / 蛍光性温度センサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々はこれまでに開発した細胞内温度イメージング法により、単一生細胞内には細胞機能に関連した有意な温度変化や、空間的に不均一な温度分布が存在することを発見した。しかし、このような細胞内温度の不均一性を保つメカニズムやその生理的意義は一切不明である。本研究では、細胞内局所温度変化に着目して、外部要因による変動の感知あるいは自発的な誘起と維持を担うメカニズムを解明するとともに、方法の性能と応用性を改良して、高次生命現象に対して実践することで生理的意義を解明することを目的としている。
これを達成するために、細胞内温度計測技術の改良に取り組んだ。超高感度蛍光寿命イメージングシステムを導入することで、細胞内の高速温度イメージング法を確立した。これにより、10 msの時間分解能と回折限界レベルの空間分解能で細胞自発的ないし人工的加熱時の温度変化のリアルタイムイメージングに成功した。また、細胞内温度の時空間的不均一性の原理を探るため、細胞内熱動態に与える影響を細胞骨格や細胞内高分子の視点から詳細に解析した。この結果、細胞内における熱移動に細胞骨格や高分子が関与することを発見した。
次に、細胞内温度変化に対する細胞応答（細胞内温度シグナリング）を詳細に検討した。神経細胞を含む多数の培養細胞に対して、これまでに開発した赤外レーザー照射や金ナノ粒子への可視光レーザー照射により定量的に加熱を行い、細胞内局所温度上昇依存的な神経突起伸長やストレス顆粒形成を観察した。さらに、種々の化学的刺激や特定の生化学反応の阻害剤を用いた同様の検討から、神経機能やストレス顆粒形成時における温度シグナリングの分子機構を検討した。
領域内の共同研究では、細胞内温度感知・応答に関与する分子群（DESAT1、温度感受性 TRP）と関連した細胞内温度変動の計測研究を行なった。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(21 results)
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[Journal Article] ER-resident sensor PERK is essential for mitochondrial thermogenesis in brown adipose tissue.2020
Author(s)
Kato H, Okabe K, Miyake M, Hattori K, Fukaya T, Tanimoto K, Beini S, Mizuguchi M, Torii S, Arakawa S, Ono M, Saito Y, Sugiyama T, Funatsu T, Sato K, Shimizu S, Oyadomari S, Ichijo H, Kadowaki H, Nishitoh H.
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Journal Title
Life Science Alliance
Volume: 3
Pages: e201900576
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] HCV IRES Captures an Actively Translating 80S Ribosome2019
Author(s)
Takeshi Yokoyama, Kodai Machida, Wakana Iwasaki, Tomoaki Shigeta, Madoka Nishimoto, Mari Takahashi, Ayako Sakamoto, Mayumi Yonemochi, Yoshie Harada, Hideki Shigematsu, Mikako Shirouzu, Hisashi Tadakuma, Hiroaki Imataka, Takuhiro Ito
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Journal Title
Molecular Cell
Volume: 74
Pages: 1205-1214
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Multifunctional temozolomide-loaded lipid superparamagnetic nanovectors: Dual targeting and disintegration of glioblastoma spheroids by synergic chemotherapy and hyperthermia treatment2019
Author(s)
Attilio Marino, Alice Camponovo, Andrea degl'Innocenti, Martina Bartolucci, Christos Tapeinos, Chiara Martinelli, Daniele de Pasquale, Francesca Santoro, Valentina Mollo, Satoshi Arai, Madoka Suzuki, Yoshie Harada, Andrea Petretto, Gianni Ciofani
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Journal Title
Nanoscale
Volume: 11
Pages: 21227-21248
DOI
Peer Reviewed
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