光ピンセットと近接場/原子間力顕微鏡による1分子レベルでの生体分子認識機構の研究

利用光镊和近场/原子力显微镜研究单分子水平的生物分子识别机制

• 批准号: 10145220
• 负责人: 楠見 明弘
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10145220/
• 关键词: カドヘリン; 細胞基質間接着分子; 光ピンセット; CD44; 細胞骨格; 一分子操作

本研究の目的は、【1】生体分子認識の特異性を、1分子レベルで直接に力をかけて、その応答を1分子レベルで見ることによって調べる方法を開発すること、 【2】この方法を、細胞表面膜上の、細胞間接着分子、及び、細胞-基質間接着分子に応用し、さらに、タンパク質工学的に分子を改変する方法を駆使して、これらの分子の特異的認識と構造との相関を解明すること、である。本年度は、1分子ペアー毎に、片方の分子を直接に引っ張り、相手の分子からの応力(引っ張り返す力)を観測する方法を開発した。特に光ピンセットを用いた方法を重点的に検討した。タンパク質としては、細胞-基質間接着分子(ヒアルロン酸受容体)であるCD44を用いた。直径20nm、または、40nmの金コロイドに、ヒアルロン酸、または、抗CD44抗体を少数結合させた。まず最初に、この金コロイドを細胞表面上のCD44に結合させた。金コロイドを光ピンセットで捕捉した後、さまざまな方向に牽引した。このとき、金コロイドプローブにかかる力を測定した。この条件では、CD44と細胞骨格との相互作用が観察できた。相互作用の力や細胞骨格の変形の仕方、CD44が細胞骨格からはずれるのに要する力などは牽引速度によって変化した。一方、直径2ミクロンのポリスチレンビーズを同様の方法で細胞表面膜上のCD44に結合させた。但しこの時は、多数のCD44がクロスリンクされるような条件を用いた。このビーズの周辺にはアクチン線維が集合し、このビーズは全く動かすことができなかった。その周囲のCD44結合金コロイドも同様に静止し、通常我々が使っている光ピンセットの強度(2pN/μm)では牽引することもできなかった。この系を用い、より強い光ピンセットを用いて、ヒアルロン酸-CD44、抗CD44抗体-CD44の結合の強さを検討しつつある。

The purpose of this study is to develop a method for modifying the specificity of molecular recognition in living organisms, direct interaction between molecules, and direct interaction between molecules. The unique understanding, structure and correlation of these molecules will be explained. This year, a method for measuring the molecular tension of a molecule and a piece of a molecule was developed. The key point of this paper is to discuss the following issues: The cell-matrix interface molecule (CD44) is used in the study of cell adhesion. 20nm in diameter, 40nm in diameter, and a small number of anti-CD44 antibodies. Initially, these gold molecules bind to CD44 on the cell surface. The light from the lamp will catch up with the light from the lamp. The force of the first and second rings was measured. This condition makes the interaction between CD44 and cellular skeleton clear. The interaction force and the shape of the cell skeleton, CD44 and the cell skeleton are important for the force and the traction speed. A square, diameter of 2 mm, the same method of CD44 binding on the cell surface membrane However, most of the CD44 is not available. This is the first time I've ever seen a person who's been in a relationship with someone else. The CD44 in combination with the gold ring is stationary, and usually the intensity of the light ring (2pN/μm) is reduced. This system is used to detect the strong binding of anti-CD44 antibodies to CD44.

项目成果

M.Takeuchi: "Atomic force microscopic observation of the membrane skeleton of human red blood cells. Methodology development for observation of the cytoskeleton." Biophys.J.74. 2171-2183 (1998)

M.Takeuchi：“人类红细胞膜骨架的原子力显微镜观察。细胞骨架观察方法的开发。”

M. Tomishige: "Regulation mechanism of the lateral diffusion of band 3 in erythrocyte membranes by the membrane skeleton."J. Cell Biol.. 142. 989-1000 (1998)

M. Tomishige：“膜骨架对红细胞膜带3横向扩散的调节机制”。

K.Yamaguchi: "Synthesis of phospholipids containing 2-nitrobenzyl ester moieties at the terminals of alkyl chains and properties of photodegradable liposomes from the lipids." Bull.Chem.Soc.Japan. 71. 1923-1929 (1998)

K.Yamaguchi：“在烷基链末端含有 2-硝基苄酯部分的磷脂的合成以及脂质的光降解脂质体的特性。”

Y.Sako: "Cytoplasmic regulation of the movements of E-cadherin in the plasma membrane as studied by optical tweezers and single particle tracking." J.Cell Biol.140. 1227-1240 (1998)

Y.Sako：“通过光镊和单粒子跟踪研究质膜中 E-钙粘蛋白运动的细胞质调节。”

W.K.Subczynski: "Molecular organization and dynamics of 1-palmitoyl-2-oleoylphosphatidylcholine bilayers containing a transmembrane a-helical peptide." Biochemistry. 37. 3156-3164 (1998)

W.K.Subczynski：“含有跨膜 α 螺旋肽的 1-棕榈酰-2-油酰磷脂酰胆碱双层的分子组织和动力学。”