Development of super-resolution microscopy using unstained specimens and its application for tracking intracellular distribution of photosynthetic pigments

使用未染色样本的超分辨率显微镜的开发及其在跟踪光合色素的细胞内分布中的应用

• 批准号: 22K03554
• 负责人: 杉崎 満
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03554/
• 关键词: 顕微鏡; 光合成; 光物性; 生物物理; 非線形光学; 超解像度顕微鏡

本研究では，線形，および非線形分光法を応用した新しい超解像度顕微鏡法を開発することにより，試料を染色することなく回折限界を超える空間分解能で顕微鏡画像の取得する方法を確立することを目指している．開発する手法の有効性を示すために，光合成色素の細胞内分布を従来の顕微鏡観察よりも高分解能で可視化を実現する．カロテノイドやクロロフィルといった光合成色素において，励起状態の細胞内分布をリアルタイムで決定することにより，光合成生物の細胞中で行われる光阻害からの防御機能の出現，およびその情報が伝達する様子を二次元マップとして提示することを最終目標としている．これまでの研究において，Stimulated emission depletion (STED) 法やGround state depletion (GSD) 法を用いた超解像度顕微鏡を構築し，顕微画像の取得にも成功している．本年度はこの装置を改造し，Fluorescence emission difference (FED) 法による超解像度画像の取得を目指した．励起光源には，これまで532nmのDPSSレーザーを用いてきたが，シアノバクテリアのフィコビリソームの直接励起が可能となるように435nmのDPSSも導入した．このレーザーのビーム形状は楕円形をしているが，FED法を適応するためにはビーム形状を円形にする必要がある．そのため，光学系の大幅な変更を行った．本年度の研究においては目標とする空間分解能に達することができなかったため，次年度も光学系の改良を継続する必要がある．また本年度は，スペクトル分解による空間分解能の向上を目指した研究も行った．シアノバクテリアの顕微蛍光画像をスペクトル分解することにより，フィコシアニン，アロフィコシアニン，フィコエリスリン，クロロフィルaの細胞内分布の可視化に成功した．

This study で は, linear, お よ び nonlinear spectrometry を 応 with し た new し い super resolution 顕 micro mirror method を open 発 す る こ と に よ り, sample dyeing す を る こ と な く inflexion limit を super え る space decomposition can で 顕 micromirror portrait の obtain す を る method established す る こ と を refers し て い る. Open 発 す る gimmick の have sharper sex を shown す た め に, photosynthetic pigment の intracellular distribution を 従 to の 顕 micromirror 観 examine よ り も high decomposition can で visualization を be presently す る. カ ロ テ ノ イ ド や ク ロ ロ フ ィ ル と い っ た photosynthetic pigment に お い て, wound up の intracellular distribution of を リ ア ル タ イ ム で decided す る こ と に よ り, photosynthetic organisms の cells line で わ れ る light resistance against か ら の defenses の appear, お よ び そ の intelligence が 伝 da す る others child を secondary yuan マ ッ プ と し て prompt す る こ と を ultimate goal と し て い る. こ れ ま で の research に お い て, Stimulated emission depletion method (STED) や Ground state depletion method (GSD) を with い た super resolution 顕 micromirror を build し 顕 micro portrait の obtain に も successful し て い る. This year, the を <s:1> <s:1> <s:1> device was renovated を, and the による hyperresolution image <e:1> obtained by the Fluorescence emission difference (FED) method achieved を eye index <s:1> た. Wound up light に は, こ れ ま で 532 nm の DPSS レ ー ザ ー を with い て き た が, シ ア ノ バ ク テ リ ア の フ ィ コ ビ リ ソ ー ム の wound up が may directly と な る よ う に 435 nm の DPSS も import し た. こ の レ ー ザ ー の ビ ー ム shape は 楕 has drifted back towards &yen; form を し て い る が, FED method を optimum 応 す る た め に は ビ ー ム shape を has drifted back towards &yen; form に す る necessary が あ る. Youdaoplaceholder0 ため ため, the department of optics <s:1> major な change を line った. This year の research に お い て は target と す る space decomposition can に da す る こ と が で き な か っ た た め, annual も improved light department の を 継 続 す る necessary が あ る. Youdaoplaceholder0 this year, また, スペ, ト, ト, による, spatial decomposition can <s:1> point upward to を, た, た, research た, った. シ ア ノ バ ク テ リ ア の 顕 micro 蛍 light portraits を ス ペ ク ト ル decomposition す る こ と に よ り, フ ィ コ シ ア ニ ン, ア ロ フ ィ コ シ ア ニ ン, フ ィ コ エ リ ス リ ン, ク ロ ロ フ ィ ル a の intracellular distribution の visualization に successful し た.

项目成果

波形成型した励起光を用いたβ-カロテンの四光波混合信号 III

使用波形激发光 III 的 β-胡萝卜素四波混合信号

• 发表时间: 2022
• 作者: 植松 祐輝;森川光太郎，岩下拓哉;関 荘一郎;Soichiro Seki;杉崎満
• 通讯作者: 杉崎満

19-デオキシシフォナキサンチンの溶媒効果: 非共役19-OH基の存在意義とは?

19-脱氧管黄素的溶剂效应：非共轭 19-OH 基团的意义是什么？

• 发表时间: 2022
• 作者: 植松 祐輝;森川光太郎，岩下拓哉;関 荘一郎
• 通讯作者: 関 荘一郎

The blue-green light interconverts binding carotenoid in LHCII from Codium fragile

蓝绿光将来自脆弱藻类的 LHCII 中的结合类胡萝卜素相互转化

• 发表时间: 2022
• 作者: 植松 祐輝;森川光太郎，岩下拓哉;関 荘一郎;Soichiro Seki
• 通讯作者: Soichiro Seki