空間相互相関解析による細胞内情報伝達機構解明法の確立

建立利用空间互相关分析阐明细胞内信息传递机制的方法

• 批准号: 20657035
• 负责人: 金城 政孝
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20657035/
• 关键词: 細胞生物学; 細胞内情報伝達; 相関解析; 空間相関; ゆらぎ; 生体膜; 並進拡散; 蛍光測定

これまで全反射光学系を利用して多点蛍光相関分光装置を開発し細胞膜表面におけるタンパク質の動態やタンパク質相互作用を拡散速度を指標とし解析を進めてきた。これまで細胞局所における生体膜の流動性の違いや,膜タンパク質の拡散などの違いを明らかにし,生体膜表面に置けるタンパク質の動態解析に非常に有効であることを示してきた。さらにこの装置は単1細胞表面の7点同時測定が可能であり,細胞膜内の一定の範囲をカバーすることができる。そこで各測定点で測定されたシグナル間の関連性を明らかにすることで,タンパク質の移動の方向と,またシグナルの強弱がタンパク質の相互作用と関連していることから相互作用の強さなどを明らかにできる可能性があることに着目し,申請者は測定点間の空間相互相関解析を利用して解析を行った。昨年までに多点での分子間相互作用を検出可能とするためにバンドル化した光ファイバーの設置と検出器の接続を行った。各点からシグナルを同時に測定可能として,データの解析を行った。最終年度では,そのシグナル間の,すなわち空間相互作用の解析を行い,相互作用が検出することができ,装置が予想通りに動いていることを確認した。次に,実際の細胞に発現させた膜結合性GFPの測定を行い,生体膜上で等方的に拡散していることを確認した。また,実際に細胞内で機能を有する膜結合タンパク質を対象にして測定を行った。対象タンパク質はATP依存Naチャンネルタンパク質で,測定結果は拡散速度が予想通り低下し,かつ等方的な拡散であることを示した。実験計画の当初の目的である,生体膜上での空間相関測定が出来ることが確認されたが,全部の多点同時の相互相関の測定にはいたらなかった。原因の一つは多点相互相関関数解析に利用できるような強力な計算機が簡便に利用できないためである。今後,計算機のハード・ソフト分野との協力を得ることで,さらに研究を進める予定である。

到目前为止，使用所有反射的光学系统开发了多边荧光相关装置，并基于使用蛋白质动力学和蛋白质互连在细胞膜表面上的扩散速度促进了分析。到目前为止，已经澄清了细胞区域生物膜的流动性差异以及膜蛋白的扩散，表明它对于可以放置在生物膜表面的蛋白质的动态分析非常有效。此外，该设备可以同时在单细胞表面上进行测量，并可以覆盖细胞膜中的一定范围。因此，通过阐明在每个测量点测量的信号之间的相关性，蛋白质运动的方向与蛋白质的相互作用以及相互作用的强度等相关。着重于可能明显的可能性，对申请人进行了分析。使用测量点之间的空间相关分析。到去年，安装了一个捆绑包，并连接了检测器，使得可以在多个点检测近距离相互作用。从每个点同时分析数据，以便可以同时测量信号。在过去的一年中，我们分析了信号，即空间相互作用，并确认可以检测到该相互作用，并且该设备正在按预期移动。接下来，测量了在实际细胞中表达的膜连接的GFP，并确认它有时会在生物膜上散布。此外，对具有细胞功能的膜结合蛋白进行了测量。靶蛋白是依赖ATP的Na通道蛋白，测量结果表明，根据预期，扩散速度降低，这是一个明显的扩散。已经证实，生物膜上的空间相关测量是实验计划的初始目的，但并非测量所有多点同时相互作用。原因之一是，可用于多边交互功能分析的功能强大的计算机无法轻松使用。将来，我们计划通过与硬件软件字段的计算器合作进一步研究。

项目成果

Stress-induced environmental changes in a single cell as revealed by fluorescence lifetime imaging

• DOI: 10.1039/b805032e
• 发表时间: 2008-01-01
• 期刊: PHOTOCHEMICAL & PHOTOBIOLOGICAL SCIENCES
• 影响因子: 3.1
• 作者: Nakabayashi, Takakazu;Nagao, Issei;Ohta, Nobuhiro
• 通讯作者: Ohta, Nobuhiro

Membrane-binding proteins analyzed by multipoint total internal reflection fluorescence correlation spectroscopy.

通过多点全内反射荧光相关光谱分析膜结合蛋白。

• 发表时间: 2009
• 作者: A. Kawanabe;et al.;Tohru Sugawara;吉森 保;Takeharu Nagai;藤田朝彦・Martein van Oijen・細谷和海;Masataka Kinjo
• 通讯作者: Masataka Kinjo

蛍光相関分光法を用いた細胞機能解析

使用荧光相关光谱分析细胞功能

• 发表时间: 2009
• 作者: S. Neya;et al.;Takeharu Nagai;川瀬成吾・金治弘・細谷和海;金城政孝
• 通讯作者: 金城政孝

Monitoring intracellular dagradation of exogenous DNA using diffusion proterties.

使用扩散特性监测外源 DNA 的细胞内降解。

• 发表时间: 2010
• 期刊: J Control Release. 143
• 作者: Saito K;Kobayashi K;Tani T;Nagai T;Sasaki A
• 通讯作者: Sasaki A

Fluorescence Cross-Correlation Spectroscopy of Plant Proteins

• DOI: 10.1007/978-1-59745-289-2_13
• 发表时间: 2009-01-01
• 作者: Muto, Hideki;Kinjo, Masataka;Yamamoto, Kotaro I.
• 通讯作者: Yamamoto, Kotaro I.