1分子蛍光観察用の究極感度カメラ開発による細胞膜ナノドメインの機能の解明

通过开发用于单分子荧光观察的终极灵敏相机来阐明细胞膜纳米域的功能

• 批准号: 16201025
• 负责人: 楠見 明弘
• 金额: $ 32.36万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16201025/
• 关键词: 1分子観察; 1分子ナノバイオロジー; ナノドメイン; 細胞膜; 蛍光顕微鏡; 高感度カメラシステム; ラフトドメイン; シグナル変換; 冷却インテンシファイヤー; 3段MCP; シグナルの量子化; ナノラフト; 1分子蛍光追跡; 生細胞; 時間分解能

本研究の目的は、(1)まず、生細胞中で、1蛍光分子追跡をするための、高感度のカメラシステムを開発すること、(2)次に、このカメラシステムを用いて、ナノラフトの生成機構、及び、構造-機能相関の解明を進めることであった。(1)の高感度のカメラシステムの開発については、本研究期間中に、高感度の3段MCP型イメージインテンシファイアー(像倍率 最大〜107倍)を高速CMOSセンサーに光ファイバーカップルしたカメラを作製した(この部分は、株式会社フォトロンのご協力による)。(2)については、本研究期間中に、下記のことが明らかになった。1)ナノラフトの可塑性についての検討を進めた結果、細胞外からのシグナルによって、より大きく安定なラフトが誘起されることが分かった。2)ラフトの脂質鎖による、表側ラフトと裏側ラフトのカップリングを検討した結果、細胞膜外層に安定化ラフトができること、内層にも安定化ラフトが誘導される可能性が示唆された。3)細胞外からシグナルが来る前の細胞膜では、ラフトはあったとしても非常に小さく、不安定であることが示された。4)グリコシルホスファチジルイノシトールアンカー型受容体(GPI-ARs)へのシグナル入力とそれがどのように細胞内に伝達されるがを調べた結果、リガンド結合によって、GPI-ARsは会合し、それが、会合部分へのコレステロールと糖脂質の濃縮とを誘起して、その部分に、会合体と同じ程度の大きさのやや安定なナノラフトが形成されること、さらに、このGPI-ARクラスターナノラフトに細胞内のラフト関連シグナル分子、GαiやSrc-family-kinase分子がリクルートされ、そこでこれらの分子が結合することによって、Src-family-kinaseが活性化されることが示された。

The objectives of this study are: (1) development of molecular tracing in biological cells;(2) application of molecular tracing in biological cells;(3) understanding of structure-function correlation. (1)The development of high-sensitivity and high-sensitivity MCP-type systems during the study period included the control of high-speed CMOS systems with three-stage MCP systems (image magnification up to ~ 107 times) and high-sensitivity systems (part of which was developed in cooperation with the company). (2)During the period of this study, the following records were recorded: 1) The plasticity of the drug is investigated in the study of the effect, extracellular stability and stability of the drug. 2) The results of lipid lock, surface and inner stability analysis indicate the possibility of induction of lipid lock in outer layer and inner layer of cell membrane. 3)The cell membrane is very small and unstable. 4) GPI-ARs are composed of the following components: 1) the concentration of lipids and carbohydrates, 2) the concentration of lipids and carbohydrates, 3) the concentration of lipids and carbohydrates, 4) the concentration of lipids and carbohydrates, 5) the concentration of lipids and carbohydrates, 6) the concentration of lipids and carbohydrates, 7) the concentration of lipids and carbohydrates, 8) the concentration of lipids and carbohydrates, 9) the concentration of lipids and the concentration of lipids and carbohydrates, 9) the concentration of lipids and carbohydrates, 9) the concentration of lipids and carbohydrates, and 10) the concentration of lipids and carbohydrates. In addition, the GPI-AR classification system has been used to analyze the relationship between cell molecules, Gαi and Src-family-kinase molecules, and the interaction between them.

项目成果

Rapid hop diffusion of a G-protein-coupled receptor in the plasma membrane as revealed by single-molecule techniques

• DOI: 10.1529/biophysj.104.048538
• 发表时间: 2005-05-01
• 期刊: BIOPHYSICAL JOURNAL
• 影响因子: 3.4
• 作者: Suzuki, K;Ritchie, K;Kusumi, A
• 通讯作者: Kusumi, A

Three-dimensional dynamic structure of the liquid-ordered domain in lipid membranes as examined by pulse-EPR oxygen probing.

通过脉冲 EPR 氧探测检查脂质膜中液体有序结构域的三维动态结构。

• DOI: 10.1529/biophysj.106.097568
• 发表时间: 2007
• 期刊: Biophysical journal
• 影响因子: 3.4
• 作者: Subczynski,WitoldK;Wisniewska,Anna;Hyde,JamesS;Kusumi,Akihiro
• 通讯作者: Kusumi,Akihiro

Detection of non-Brownian diffusion in the cell membrane in single molecule tracking

• DOI: 10.1529/biophysj.104.054106
• 发表时间: 2005-03-01
• 期刊: BIOPHYSICAL JOURNAL
• 影响因子: 3.4
• 作者: Ritchie, K;Shan, XY;Kusumi, A
• 通讯作者: Kusumi, A

Three-dimensional reconstruction of the membrane skeleton at the plasma membrane interface by electron tomography.

• DOI: 10.1083/jcb.200606007
• 发表时间: 2006-09-11
• 期刊: The Journal of cell biology
• 作者: Morone N;Fujiwara T;Murase K;Kasai RS;Ike H;Yuasa S;Usukura J;Kusumi A
• 通讯作者: Kusumi A

Single-molecule imaging analysis of Ras activation in living cells

• DOI: 10.1073/pnas.0401354101
• 发表时间: 2004-05-11
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Murakoshi, H;Iino, R;Kusumi, A
• 通讯作者: Kusumi, A