先進的な光学顕微鏡から迫るマウスノード不動繊毛における変形とカルシウム濃度の相関

通过先进光学显微镜观察小鼠节点静纤毛变形与钙浓度之间的相关性

基本信息

批准号：
17J10577
负责人：
加藤孝信
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Gakushuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J10577/
关键词：
哺乳類初期発生左右軸決定機構光ピンセット生物物理学

项目摘要

私たちの体は、心臓が左にあり肝臓が右にある。この、"体の左側と右側の違い" は、初期胚に一過的に現れる "ノード" というくぼんだ部位から始まる。この、ノードの細胞に生えている小さな毛 "ノード不動繊毛が" 体の左右軸を決定する最初のシグナルを生み出すことが解っている。しかし、このノード不動繊毛がどのように活性化されているかよくわかっていない。現在最も受け入れられている仮説は、ノード不動繊毛がメカノセンサーである。すなわち、繊毛が受動的な変形を受けることによって活性化されるという説だ。しかし、これまで繊毛が小さすぎて直接変形を与えることが難しかった。そこで、本研究では、2018年にノーベル物理学賞を受賞した光ピンセットという技術を用いて、実際にこの小さな小さな毛を直接触ることのできる顕微鏡を世界で初めて開発した。この顕微鏡で、ノード不動繊毛を1秒間に10回という速さで振動させると、2～3試行に1回ほどの割合で、繊毛の中のカルシウム濃度が上昇することを明らかにした。これは、ノード不動繊毛がメカノセンサーであるという仮説を支持している。我々はこの研究内容に関して、複数の学会で発表を行った。しかし、ノード不動繊毛が具体的にどのような変形を感知しているのか。そして、実際の生体内でそのような刺激によって左右非対称性が生まれるのか、といったことはまだよくわからない。我々は今後数年間かけて厳密な検証を行ってゆく。

在我们的身体里，心脏在左边，肝脏在右边。这种“身体左右两侧的差异”始于一个称为“节点”的凹入区域，该区域暂时出现在早期胚胎中。众所周知，这些微小的毛发（节点静纤毛）生长在节点的细胞上，产生确定身体左右轴的第一个信号。然而，目前尚不清楚这些结节静纤毛是如何被激活的。目前最被接受的假设是节点静纤毛是机械传感器。换句话说，该理论认为纤毛在经历被动变形时会被激活。然而，到目前为止，纤毛还太小，无法导致直接变形。因此，在这项研究中，我们使用了一种名为光镊的技术，该技术获得了2018年诺贝尔物理学奖，开发了世界上第一台真正可以直接触摸这些微小毛发的显微镜。利用这种显微镜，他们发现，当节点纤毛以每秒10次的速度振动时，纤毛中的钙浓度大约每两到三次试验就会增加一次。这支持了节点静纤毛是机械传感器的假设。我们在多个学术会议上介绍了这项研究。然而，节点静纤毛具体感知到什么样的变形呢？然而，目前尚不清楚这种刺激是否真的会在体内产生左右不对称。我们将在未来几年进行严格验证。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Manipulation and Detection of Ca2+ Concentration Change of Single Immotile Cilium in Mammalian Node

哺乳动物结节单个不动纤毛 Ca2 浓度变化的操作和检测

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
加藤孝信;水野克俊;濱田博司;西坂崇之
通讯作者：
西坂崇之

3-D Single Particle Tracking Using Dual Images Divided by Prism: Method and Application to Optical Trapping

使用棱镜分割的双图像进行 3D 单粒子跟踪：光学捕获方法及其应用

DOI：
10.1007/978-94-007-5052-4_2
发表时间：
2017
期刊：
Handbook of Photonics for Biomedical Engineering
影响因子：
0
作者：
Katoh Takanobu A.;Fujimura Shoko;Nishizaka Takayuki
通讯作者：
Nishizaka Takayuki

普遍的な細胞小器官である "繊毛" の形状変化の定量的解析へ向けたツールの作成

创建用于定量分析通用细胞器纤毛形状变化的工具

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
学習院大学計算機センター年報
影响因子：
0
作者：
西坂崇之;横山悦郎;加藤孝信
通讯作者：
加藤孝信

Ca2+ Signaling Response after Mechanical Stimulation of Single Immotile Cilium in Mammalian Node.

哺乳动物结中单个不动纤毛机械刺激后的 Ca2 信号传导反应。

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takanobu A. Katoh;Katsutoshi Mizuno;Hiroshi Hamada;Takayuki Nishizaka
通讯作者：
Takayuki Nishizaka

Loss of asymmetric features in ciliary beating of trachea revealed by polyglutamylation-deficient mice

多聚谷氨酰化缺陷小鼠揭示气管纤毛跳动不对称特征的丧失

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masayuki Shiina;Masaaki Suegara;Toshihito Iwase;Haruka Kanno;Takanobu A. Katoh;Mitsutoshi Setou;Takayuki Nishizaka;Koji Ikegami;Tomoko Masaike
通讯作者：
Tomoko Masaike