細胞核形成における分子機構についての研究

细胞成核的分子机制研究

基本信息

批准号：
21H01876
负责人：
藤芳暁
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

近年、クライオ電子線トモグラフィーによる単粒子解析の急速な発展により、精製たんぱく質の原子モデルを得ることが可能になってきた。しかし、細胞の機能を理解するには、細胞外(in vitro)の情報だけでは不十分である。細胞内部では、多種多様なたんぱく質が混在し、相互作用することで分子ネットワークをつくって機能を発現しているからである。つまり、細胞の機能を理解するには、細胞内部(in vivo)で「生体分子複合体がどこに局在し、どのような分子との相互作用があるか」を分子レベルでの観察が必要である。生体分子は、分子間相互作用という近距離で働く力を利用して、大きさ数十ミクロンの細胞を形成している。しかし、細胞をナノメートルからミクロンまで継ぎ目なく観察できる顕微鏡が存在しないため、その詳細は良く分かっていない。そこで、研究代表者らは、このような観察できる「超流動ヘリウム蛍光顕微鏡」の開発をおこなってきた。昨年、この顕微鏡を用いて、ナノレベルの1分子イメージングに成功した。本研究では、超流動ヘリウム蛍光顕微鏡で細胞核を観察することで、体細胞分裂期に起こる形態変化の様子を分子レベルで観察し、細胞核形成の分子機構について研究することを目的とする。本年度はクライオ蛍光顕微観察のための色素の新規合成を引き続き行い、これを成功させた。この色素を、核膜孔タンパク質をノックインしたU2OS細胞をモデル系として、染色条件を構築した。さらに、膜構造を正しく知るために、クライオ光電子相関観察にも取り組んでおり、来年度も継続しておこないたい。

近年来，随着使用冷冻电子断层扫描的单粒子分析的快速发展，获得纯化蛋白质的原子模型已成为可能。然而，仅细胞外（体外）信息不足以了解细胞功能。这是因为在细胞内部，多种蛋白质共存并相互作用，形成分子网络并表达其功能。换句话说，为了了解细胞功能，有必要在分子水平上观察“生物分子复合物的定位以及它们与细胞内（体内）的哪种分子相互作用”。生物分子利用短距离作用的力（称为分子间相互作用）形成几十微米大小的细胞。然而，由于没有显微镜可以无缝观察从纳米到微米的细胞，所以细节还不太清楚。因此，主要研究人员一直在开发一种可以进行此类观察的“超流氦荧光显微镜”。去年，我们使用这种显微镜成功地实现了纳米级的单分子成像。本研究的目的是通过超流氦荧光显微镜观察细胞核，从分子水平观察体细胞分裂过程中发生的形态变化，研究细胞核形成的分子机制。今年，我们继续合成用于冷冻荧光显微观察的新型染料，并取得了成功。使用 U2OS 细胞作为模型系统建立了这种染料的染色条件，其中核孔蛋白被敲入。此外，为了准确了解薄膜结构，我们还在进行低温光电子相关观测，希望明年继续进行。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

波動光学による光シート顕微鏡の照射系に関する研究

波动光学光片显微镜照射系统研究

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
湯本達也; 藤芳暁; 松下道雄
通讯作者：
松下道雄

Superfluid helium nanoscope insert with millimeter working range

具有毫米级工作范围的超流氦纳米镜插件

DOI：
10.1063/5.0107395
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
1.6
作者：
Kamiya Naoki;Kuramoto Kazuki;Takishima Kento;Yumoto Tatsuya;Oda Haruka;Shimi Takeshi;Kimura Hiroshi;Matsushita Michio;Fujiyoshi Satoru
通讯作者：
Fujiyoshi Satoru

生体試料の3次元イメージングのための可変浸レンズを用いた光シート蛍光顕微鏡の開発

开发使用可变浸没透镜对生物样品进行 3D 成像的光片荧光显微镜