Super-resolution fluorescence lifetime imaging for analysis of mitochondrial membrane potentials at the cristae level

用于分析嵴水平线粒体膜电位的超分辨率荧光寿命成像

• 批准号: 22K19108
• 负责人: 多喜 正泰
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19108/
• 关键词: ミトコンドリア内膜; クリステ構造; 超解像イメージング; 蛍光寿命イメージング; 脂質酸化; ミトコンドリア膜電位; 蛍光プローブ; 定量解析

ミトコンドリアは，膜形態をダイナミックに変化させながらアポトーシスの制御やカルシウム貯蔵など，多岐にわたる細胞機能を精密にコントロールしている．本課題では，第2世代のミトコンドリア内膜標識剤として，MitoPB Redを開発した．MitoPB Redは赤色領域に蛍光を有することに加え，MitoPB Yellowに比べさらに大きな環境応答性を示すことが特徴である．これにより，より長波長の775 nmによる誘導放出が可能となり，明瞭なクリステ構造を捉えることができた．さらに，MitoPB Redは，脂質組成の違いによって誘起される膜極性環境の違いを感受して，異なる蛍光寿命を与えることを見出した．蛍光寿命顕微鏡 (FLIM) でミトコンドリアを観察すると，単一のミトコンドリアにおける内膜組成の不均一性を捉えることに成功した．ミトコンドリアの形態は，膜組成とも関連する．光照射した細胞，あるいはアポトーシス誘導剤で処理した細胞は，脂質膜の酸化に伴い，ミトコンドリアの膨潤が認められる．この様子をFLIMで観察したところ，酸化前に比べて蛍光寿命が長くなっている様子が認められた．これは，不飽和脂質が酸化されることで，結果的に飽和脂質濃度が高くなり，内膜の極性が低下したことに起因する．また，内膜酸化の様子をタイムラプス観察したところ，酸化はすべてのミトコンドリアで同時におこるのではなく，ミトコンドリアの一部が酸化されると，膜特性変化がそのミトコンドリア全体に広がっていく様子が認められた．本現象についてはさらなる検証が必要であるが，MitoPB Redは内膜特性を可視化できる優れたツールであることが示された．

ミ ト コ ン ド リ ア は, membrane morphology を ダ イ ナ ミ ッ ク に variations change さ せ な が ら ア ポ ト ー シ ス の suppression や カ ル シ ウ ム storage 蔵 な ど, many gaps に わ た る cell function を precision に コ ン ト ロ ー ル し て い る. This subject で で, Generation 2 で トコ ドリア ドリア endometrial marker と て て, MitoPB Redを developed た た. MitoPB Red, Red areas は に 蛍 light を have す る こ と に え, MitoPB Yellow に than べ さ ら に big き な environment 応 を and shown a sex す こ と が, 徴 で あ る. こ れ に よ り, よ の り long wavelength of 775 nm に よ る induced release が may と な り, clear な ク リ ス テ tectonic を catch え る こ と が で き た. さ ら に, MitoPB Red は, lipid composition の violations い に よ っ て induced さ れ る membrane polar environment の violations い を feel し て, different な る 蛍 を and light life え る こ と を shows し た. 蛍 light life 顕 micro mirror (FLIM) で ミ ト コ ン ド リ ア を 観 examine す る と, 単 a の ミ ト コ ン ド リ ア に お け る lining of uneven の を catch a sex え る こ と に successful し た. Youdaoplaceholder1 トコ ドリア ドリア トコ morphology, membrane composition と と association する. Light し た cells, あ る い は ア ポ ト ー シ ス induced tonic で 処 Richard し は た cells, lipid membrane の acidification に companion い, ミ ト コ ン ド リ ア の swelling が recognize め ら れ る. こ の others child を FLIM で 観 examine し た と こ ろ, acidification に before than べ て 蛍 long-life light が く な っ て い る others child が recognize め ら れ た. こ れ は, unsaturated lipid が acidification さ れ る こ と で, high results に saturated lipid concentration が く な り, lining の low polarity が し た こ と に cause す る. ま た, lining acidification の others child を タ イ ム ラ プ ス 観 examine し た と こ ろ, acidification は す べ て の ミ ト コ ン ド リ ア で simultaneously に お こ る の で は な く, ミ ト コ ン ド リ ア の a が acidification さ れ る と, membrane properties - the が そ の ミ ト コ ン ド リ ア all に hiroo が っ て い く others child が recognize め ら れ た. This phenomenon に つ い て は さ ら な る 検 card が necessary で あ る が, MitoPB Red は lining features を visualization で き る optimal れ た ツ ー ル で あ る こ と が shown さ れ た.

项目成果

環境応答性色素によるミトコンドリア膜動態追跡

使用环境响应染料追踪线粒体膜动力学

• 发表时间: 2023
• 作者: 多喜 正泰