• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2014 Fiscal Year Annual Research Report

分子イメージングを基軸とする生細胞内分子計測・光操作法の開発

Research Project

Project/Area Number 26220805
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

小澤 岳昌  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40302806)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 芳賀 早苗  北海道大学, 保健科学研究院, 博士研究員 (60706505)
Project Period (FY) 2014-05-30 – 2019-03-31
Keywords生体材料 / 可視化 / 光操作
Outline of Annual Research Achievements

課題1では,細胞内在性テロメアRNAを1分子で可視化するプローブを開発した.RNA結合タンパク質PUMに変位を加え(mPUM),その結合定数がnMオーダーであることを確認した.mPUMに分割したGFPを連結したプローブを作製し,内在性テロメアに特異的に結合することを実証した.さらに全反射蛍光顕微鏡を用いることにより,1分子のテロメアの動態を可視化することに成功した.平行して,ミトコンドリアからのSmac放出を,分割蛍光タンパク質の再構成法により可視化するプローブを開発した.HeLa細胞とゼブラフィッシュ培養細胞を用いて,UV刺激によりSmacが放出されると,細胞が蛍光性になることを実証した.開発したプローブを発現するゼブラフィッシュのトランスジェニック体を作製中である.
課題2では,細胞内キナーゼ(Akt)の定量的な光制御技術を開発した.Aktの細胞内局在を光制御するために,光感受性タンパク質CRY2およびCIB1を活用した.青色光の照射回数にともない,Akt活性が上昇することを確認した.このAktの活性化を光で定量的に操作するために,Aktの時間的な活性を記述する数理モデルを構築した.Western blotによる実験データに基づき,人工光感受性Aktの活性の時間的な変動を表す数理モデルの構築に成功した.実験結果とシミュレーション結果との比較検討から,Aktの活性化メカニズムにポジティブ・フィードバック活性化機構が関与することを新たに特定した.同様の原理に基づき,神経細胞の軸索伸長方向を制御する技術開発を行った.
課題3では,GPCRの光制御技術を開発した.GPCRとbeta-arrestinとの相互作用を,CRY2とCIB1を利用することにより,外部光によって制御できることを実証した.GPCRの細胞内局在の変化と細胞内シグナル活性を定量的に評価し,beta-arrestinの寄与を特定することに成功した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

課題1では,テロメアRNAを可視化するプローブ開発が当初の予定より早期に終了しており,生細胞内テロメアRNA1分子観察に成功した.これまでの常識とは異なるテロメアRNAのダイナミックな動きを観察しており,統計的解析を進めている.テロメアRNAの機能に関する新たな知見が今後期待できる成果である.課題2ではAktの光制御技術が早期に終了し,当初の計画通りの成果を得ることができた.この技術を基盤として,その発展研究を進めている.具体的には,神経細胞の軸索伸長方向を制御するDCC膜リセプターの多量体化を光で制御する技術開発を進めており,神経初代培養細胞を用いて良好な結果を得ている.将来的には,動物個体での神経ネットワークを光で人工的に構築することを目的とした応用を展望して研究を展開している.
課題3では,GPCRを特異的に阻害する化合物の同定に成功している.化合物ベースの光制御技術と合わせて,GPCR―βarresin相互作用を直接光制御する技術開発に着手し,良好な成果が得られている.GPCR阻害剤とは異なる細胞内シグナル活性が得られており,学術的に興味深い結果を蓄積する段階にある.以上より当初の計画以上の進捗が得られている.

Strategy for Future Research Activity

課題1では,テロメアRNAの1分子観察データを蓄積し,テロメアRNAとそれに関連するタンパク質との多次元情報取得を目的とした研究を行う.テロメアの活性調節機構に重要な知見を得ることを目的とする.また,ミトコンドリア膜上のBak凝集体のBak分子計測技術を確立し,Bak関連タンパク質への応用展開を図る.
課題2では,DCC光制御技術を線虫個体に応用し,動物個体での神経細胞軸索伸長の光制御を実現する.そのために,光制御ツールを発現するトランスジェニック個体の作製を早期に着手し,神経軸索伸長を個体内で実現可能にする.
課題3では,GPCR阻害剤のキャラクタリゼーションをさらに進めるとともに,光制御技術で得られる結果の相違について,定量的なデータ取得ならびに解析を進める.GPCR活性の制御と細胞内シグナル活性との相関を解明することも目的とする.

  • Research Products

    (24 results)

All 2015 2014 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Acknowledgement Compliant: 7 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 10 results)

  • [Int'l Joint Research] KNAW/Leiden University/Vrije Universiteit Amsterdam(Netherlands)

    • Country Name
      Netherlands
    • Counterpart Institution
      KNAW/Leiden University/Vrije Universiteit Amsterdam
    • # of Other Institutions
      1
  • [Int'l Joint Research] CNRS-University(France)

    • Country Name
      France
    • Counterpart Institution
      CNRS-University
  • [Int'l Joint Research] Hannover Medical School/University of Regensburg(Germany)

    • Country Name
      Germany
    • Counterpart Institution
      Hannover Medical School/University of Regensburg
  • [Int'l Joint Research] University of California(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of California
  • [Int'l Joint Research] EPFL(スイス)

    • Country Name
      SWITZERLAND
    • Counterpart Institution
      EPFL
  • [Journal Article] Simultaneous time-lamination imaging of protein association using a split fluorescent timer protein.2015

    • Author(s)
      A. Takamura, M. Hattori, H. Yoshimura and T. Ozawa
    • Journal Title

      Anal. Chem.

      Volume: 87 Pages: 3366-3372

    • DOI

      10.1021/ac504583t

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Structure-bias relationships for fenoterol stereoisomers in six molecular and cellular assays at the β2-adrenoceptor.2015

    • Author(s)
      M.T. Reinartz, S. Kalble, T. Littmann, T. Ozawa, S. Dove, V. Kaever, I.W. Wainer, R. Seifert
    • Journal Title

      Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol

      Volume: 388 Pages: 51-65

    • DOI

      10.1007/s00210-014-1054-5

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Multimodal and multiplex spectral imaging of rat cornea ex vivo using a white-light laser source.2014

    • Author(s)
      H.Segawa, Y. Kaji, P. Leproux, V. Couderc, T. Ozawa, T. Oshika, and H. Kano
    • Journal Title

      J. Biophotonics

      Volume: 9999 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1002/jbio.201400059

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] p62/SQSTM1 plays a protective role in oxidative injury of steatotic liver in a mouse hepatectomy model.2014

    • Author(s)
      S. Haga, T. Ozawa, Y. Yamada, N. Morita, I. Nagashima, H. Inoue, Y. Inaba, N. Noda, R. Abe, K. Umezawa, M. Ozaki
    • Journal Title

      Antioxid. Redox Signal.

      Volume: 21 Pages: 2515-2530

    • DOI

      10.1089/ars.2013.5391

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Developing a potentially immunologically-inert tetracycline-regulatable viral vector for gene therapy in the peripheral nerve2014

    • Author(s)
      S. Hoyng, S. Gnavi, F. Winter, R. Eggers, T. Ozawa, A. Zaldumbide, R. Hoeben, M. Malessy, and J. Verhaagen
    • Journal Title

      Gene Therapy

      Volume: 21 Pages: 549-557

    • DOI

      10.1038/gt.2014.22

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Long noncoding RNA NEAT1-dependent SFPQ relocation between nuclear body paraspeckle and promoter mediates IL8 expression in response to immune stimuli.2014

    • Author(s)
      K. Imamura, N. Imamachi, G. Akizuki, M. Kumakura, A. Kawaguchi, K. Nagata, A. Kato, Y. Kawaguchi, H. Sato, M. Yoneda, C. Kai, T. Yada, Y. Suzuki, T. Yamada, T. Ozawa, K. Kaneki, T. Inoue, M. Kobayashi, T. Kodama, Y. Wada, K. Sekimizu, N. Akimitsu
    • Journal Title

      Mol. Cell

      Volume: 53 Pages: 393-406

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2014.01.009

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Assay methods for SUMO-SIM interactions in vivo and in vitro using a split-luciferase complementation system.2014

    • Author(s)
      M. Hirohama, A.R. Voet, T. Ozawa, H. Saitoh, Y. Nakao, K.Y. Zhang, A. Ito and M. Yoshida
    • Journal Title

      Anal. Biochem.

      Volume: 448 Pages: 92-94

    • DOI

      10.1016/j.ab.2013.12.009

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Split Luciferase Complementation for Analysis of Intracellular Signaling2014

    • Author(s)
      M. Hattori and T. Ozawa
    • Journal Title

      Anal. Sci

      Volume: 30 Pages: 539-543

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Methods of split-reporter reconstitution for the analysis of biomolecules2014

    • Author(s)
      H. Yoshimura and T. Ozawa
    • Journal Title

      Chem. Record

      Volume: 14 Pages: 492-501

    • DOI

      10.1002/tcr.201402001

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Imaging and analysis of biomolecules in living cells2015

    • Author(s)
      T. Ozawa,
    • Organizer
      PITTCON 2015
    • Place of Presentation
      New Orleans (USA)
    • Year and Date
      2015-03-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Luminescent sensors for single cell analysis2015

    • Author(s)
      T. Ozawa
    • Organizer
      International Symposium on Multi-dimensional Fluorescence Live Imaging of Cellular Functions and Molecular Activities
    • Place of Presentation
      京都国際会館(京都・京都)
    • Year and Date
      2015-01-28
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Luminescent sensors for single cell analysis2014

    • Author(s)
      T. Ozawa
    • Organizer
      Biomedical Molecular Imaging 2014
    • Place of Presentation
      Taipei (Taiwan)
    • Year and Date
      2014-11-08
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 二分割ルシフェラーゼ再構成法を用いた生理機能解析法2014

    • Author(s)
      小澤岳昌
    • Organizer
      第87回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館(京都・京都)
    • Year and Date
      2014-10-15
    • Invited
  • [Presentation] Luminescent sensors and optical switches for single cell analysis2014

    • Author(s)
      T. Ozawa,
    • Organizer
      Shino-Japan Workshop on Chemical Biology
    • Place of Presentation
      Beijing (China)
    • Year and Date
      2014-10-11
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Luminescent sensors and optical switches for single cell analyses2014

    • Author(s)
      T. Ozawa
    • Organizer
      Swiss-Japan Chemical Biology Symposium 2014
    • Place of Presentation
      Bern (Swiss)
    • Year and Date
      2014-10-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 生きた細胞内で機能する内在性RNAイメージング法2014

    • Author(s)
      小澤岳昌、吉村英哲、山田俊理
    • Organizer
      分子研研究会(細胞核内反応の分子科学)
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター(愛知・岡崎)
    • Year and Date
      2014-09-27
    • Invited
  • [Presentation] Visualising and Manipulating Cell Stimulation2014

    • Author(s)
      T. Ozawa
    • Organizer
      8th Pituitary Meeting
    • Place of Presentation
      Edinburgh (UK)
    • Year and Date
      2014-09-22
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Imaging and Analysis of GPCRs using Protein Complementation Analysis2014

    • Author(s)
      T. Ozawa,
    • Organizer
      7th Summer School Medicinal Chemistry in Regensburg
    • Place of Presentation
      Regensburg (Germany)
    • Year and Date
      2014-09-18
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 生細胞内の生理機能を探る光分析技術2014

    • Author(s)
      小澤岳昌
    • Organizer
      第31回東北大学無機・分析化学コロキウム
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城・仙台)
    • Year and Date
      2014-05-30
    • Invited

URL: 

Published: 2017-01-06   Modified: 2022-02-16  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi