Functional analysis of ciliary transition zone by combinatorial use of expansion microscopy and super-resolution microscopy

结合使用膨胀显微镜和超分辨率显微镜对睫状体过渡区进行功能分析

基本信息

批准号：
22K06207
负责人：
千葉秀平
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tohoku 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

项目摘要

細胞外環境を受容する一次繊毛の異常は、網膜変性、嚢胞性腎症、多指などを複合的に呈する先天性疾患 (繊毛病)の発症と密接に関連する。繊毛内腔と細胞質の境界面に位置するトランジションゾーン（TZ）は、繊毛内外の物質交換を制御する拡散障壁またはゲートとして、繊毛内環境の確立・維持を担うことが知られる。TZの構成分子として、これまでに多くの可溶性または膜貫通タンパク質が同定されており、その全てが少なくとも1つ以上の繊毛病で変異している。こうした点から、TZを構成する分子の詳細な役割を明らかにすることは医学的な意味で重要といえるが、TZ構成分子間の相互作用機構や個々の分子の詳細な機能は不明のままである。本研究の目的は、超々解像マルチカラーイメージング (膨張顯微鏡法と超解像顯微鏡を併用する方法)を駆使して明らかになってきた繊毛形成過程でのTZ構築機構やその制御を担う分子システムの全貌解明を足がかりとして、繊毛の機能的区画化におけるTZの役割を明らかにし、繊毛病の発症メカニズムの理解へと繋げることである。これまでに、超解像顕微鏡を用いてTZの構成分子の繊毛形成段階での局在を詳細に解析し、TZは繊毛形成のごく初期に各構成分子が段階的に集積して構築されることを見出した。さらに、ゲノム編集技術CRISPR-Cas9システムにより構築した各種繊毛関連分子のノックアウト (KO)細胞を用いて、TZ構成分子の繊毛基部への集積を制御する分子機構を同定することにも成功した。また、複数のTZ構成分子のKO細胞を構築し、各KO細胞について繊毛内輸送複合体や繊毛局在タンパク質の繊毛局在を検証することで、TZがもつ拡散障壁またはゲートとしての機能を発揮するために必要な分子をそれぞれ特定することに成功した。

接受细胞外环境的原发性纤毛异常与以复杂方式存在的先天性疾病（CILIA疾病）的发展密切相关，例如视网膜退化，囊性肾病和多数字同时疾病。已知位于纤毛腔和细胞质之间界面上的过渡区（TZS）负责建立和维持内部环境作为控制纤毛内外材料交换的扩散屏障或大门。许多可溶性或跨膜蛋白已被鉴定为TZ的组成分子，所有这些分子都在至少一种或多种纤毛疾病中突变。从这个角度来看，从医学意义上讲，重要的是要阐明构成TZ的分子的详细作用，但是构成TZ的分子与单个分子的详细功能之间的相互作用机制仍然未知。这项研究的目的是使用超强分辨率的多色成像（一种使用扩展显微镜和超分辨率显微镜的方法（一种方法）作为踏板石，通过阐明TZ构造机制的完整图片，并通过对远程控制（通过ITIF的分子）来揭示（通过IMPORCOL OUSTITIS，通过IMIRT（通过）通过（通过Importion）来阐明（一种使用超显微镜显微镜），从而阐明了TZ的作用（一种使用膨胀显微镜和超分辨率显微镜）作为垫脚石的作用。扩张显微镜和超分辨率显微镜），并阐明TZ在纤毛的功能隔室化中的作用，从而理解了纤毛发育机制。到目前为止，我们已经详细分析了使用超分辨率显微镜在CILIO形成阶段TZ组成分子的定位，并发现TZ是通过在Cilio形成的早期在阶段积累每个组成分子来构建的。此外，我们成功地使用了通过基因组编辑技术CRISPR-Cas9系统构建的各种纤毛相关分子的基因敲除（KO）细胞在纤毛碱基上调节TZ组成分子在纤毛碱基上的积累的分子机制。此外，通过构建多个TZ组成分子的KO细胞，并验证了每个KO细胞的纤毛内部转运复合物和纤毛局部蛋白质的纤毛定位，我们成功地识别了TZ作为扩散屏障或门的作用所必需的分子。

项目成果

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科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Double mutation of claudin‐1 and claudin‐3 causes alopecia in infant mice

claudin-1和claudin-3双重突变导致幼年小鼠脱发

DOI：
10.1111/nyas.14980
发表时间：
2023
期刊：
Annals of the New York Academy of Sciences
影响因子：
5.2
作者：
Suzuki Koya;Yamaga Kosuke;Tokumasu Reitaro;Katsuno Tatsuya;Tanaka Hiroo;Chiba Shuhei;Yagi Takeshi;Katayama Ichiro;Tamura Atsushi;Murota Hiroyuki;Tsukita Sachiko
通讯作者：
Tsukita Sachiko

-膨らませれば見えてくる- 膨張顕微鏡を用いた一次繊毛の超解像イメージング

-如果你给它充气，你就可以看到它-使用充气显微镜对初级纤毛进行超分辨率成像

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
千葉秀平;大橋一正
通讯作者：
大橋一正

DOPAnization of tyrosine in α-synuclein by tyrosine hydroxylase leads to the formation of oligomers.

DOI：
10.1038/s41467-022-34555-4
发表时间：
2022-11-12
期刊：
Nature communications
影响因子：
16.6
作者：
Jin M;Matsumoto S;Ayaki T;Yamakado H;Taguchi T;Togawa N;Konno A;Hirai H;Nakajima H;Komai S;Ishida R;Chiba S;Takahashi R;Takao T;Hirotsune S
通讯作者：
Hirotsune S