３次元分子配向観察法の開発と細胞内微細構造ダイナミクス研究への応用

3D分子取向观察方法的发展及其在细胞内精细结构动力学研究中的应用

• 批准号: 18K19962
• 负责人: 谷 知己
• 金额: $ 39.1万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Home-Returning Researcher Development Research)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K19962/
• 关键词: ライブイメージング; 蛍光顕微鏡; 蛍光1分子観察; 蛍光偏光; ライトシート顕微鏡; バイオイメージング; １分子観察; 生体分子構造変化; 偏光顕微鏡; 1分子観察

真核生物細胞の生命活動を担うオルガネラなどの様々な細胞内微細構造は、光学顕微鏡の解像度よりもはるかに細かい内部構造を持つ。近年の超解像顕微鏡法の開発により、これらの内部構造が生きた細胞で観察できるようになった。その中で立ち遅れているのは、ナノスケールの分子構造変化やその時系列ダイナミクスを生細胞で観察する技術である。本研究の目的は、タンパク質の構造変化を３次元で、生きた細胞の中で観察する超解像顕微鏡法の開発である。本研究では、偏光光学系とデジタル画像解析によって、蛍光標識されたタンパク質の３次元方向とその時間変化を生きた細胞内で観察する顕微鏡システムを開発する。本年度は、前年度までに確立した分子配向観察用ライトシート蛍光顕微鏡システムを、個体丸ごと観察に適用するための試料操作法および３次元画像取得法の確立を目指した。In vivoの生体まるごと観察に適した孵化後1-2週間のメダカ稚魚や、成体でも全長が10ミリ程度のダニオネラをモデルとして、個体全体の３次元観察するための生体保持法および３次元断層撮影のためのスキャニングシステムの開発を試みた。肉薄のフッ素樹脂チューブ内に封入した観察個体をピエゾアクチュエーターで観察光軸方向に高速で繰り返しスキャンすることにより、個体内組織の細胞内構造を３次元観察する。観察個体の保持方法、スキャニング速度およびスキャン幅の最適化を進める。

Eukaryotic cell life activities are involved in the development of intracellular fine structure, optical microscope resolution, fine structure and internal structure. In recent years, the development of ultra-resolution micro-microscopy has been studied. The molecular structure of the cell in the middle of the cell is changed, and the time series is changed. The purpose of this study is to explore the development of ultra-resolution micro-microscopy for the structural transformation of organic matter in three-dimensional and biological cells. In this study, the polarization optical system and image analysis, fluorescence identification, three-dimensional orientation and time transformation of the quality of the production of intracellular observation, micro-mirror system development This year, we have established the molecular alignment detection method and the sample detection method for the three dimensional image acquisition method. In vivo, 3-D observation of the whole organism and 3-D fault analysis of the whole organism during 1-2 weeks after hatching were carried out. The structure of the cells in the tissue of the individual can be observed at high speed in the direction of the optical axis. Observe the individual maintenance method, speed and amplitude optimization.

项目成果

生体分子の位置と向きから読み解く細胞内分子間の相互作用

根据生物分子的位置和方向确定细胞内分子之间的相互作用

• 发表时间: 2019
• 作者: Tomoki Morozumi;Tomomichi Kato;Katsuto Tsujimoto;Kanokrat Buareal;Naohisa Nakashima;Yuma Sakai;Hideki Kobayashi;Kenlo Nishida Nasahara;Tomoko Akitsu;Shohei Murayama;Hibiki Noda;Hiroyuki Muraoka;谷 知己
• 通讯作者: 谷 知己

Happyな細胞に聞いた生命のしくみ-井上信也博士に捧げる

快乐细胞讲述的生命结构——献给井上伸也博士

• 发表时间: 2020
• 作者: *両角 友喜1;加藤 知道1;野田 響2;高橋 善幸2;谷 知己
• 通讯作者: 谷 知己

Dynamic organization of cortical actin filaments during the ooplasmic segregation of ascidian Ciona eggs.

• DOI: 10.1091/mbc.e20-01-0083
• 发表时间: 2021-02-01
• 期刊: Molecular biology of the cell
• 影响因子: 3.3
• 作者: Ishii H;Tani T
• 通讯作者: Tani T

McGill University(カナダ)

麦吉尔大学（加拿大）

Fluorescence polarization light-sheet microscopy for studying 3D molecular architectures in vivo

用于研究体内 3D 分子结构的荧光偏振光片显微镜

• 发表时间: 2022
• 作者: 谷知己;中井紀 ;佐藤啓介;寺田純雄
• 通讯作者: 寺田純雄