【研究分野】生物物理学

【研究領域課題番号】15H04358 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

１分子計測（SMD） / ナノバイオ / 蛋白質 / １分子計測（SMD) / 光ピンセット / リボソーム / １分子生理学・生化学 / １分子イメージング / ナノ計測 / １分子計測(SMD)

【研究成果の概要】

１．蛍光標識したmiRNA前駆体を細胞内にマイクロインジェクションし、内在性の生合成経路によりRISCに取り込ませた。ゴルジ体を中心にアクチンフィラメント上を動くmiRNAを１分子イメージングできた。
２．Cy5標識アンチセンスプローブを用いてストレス下の細胞内mRNAの局在を超解像イメージングした。ストレス顆粒（SG）内でmRNAは均一に存在するのではなく、直径約100 nmの高密度領域を形成していた。
３．SecMのリボソーム外の領域を部分的に欠損させた変異体の翻訳アレストの寿命を測定した。57-73と57-98番目のアミノ酸が翻訳アレストの安定化に寄与していた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)

【研究分野】生物物理学

【研究領域課題番号】24227005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

走査プローブ顕微鏡 / 1分子計測・操作 / バイオイメージング / タンパク質 / 細胞 / ダイナミクス / AFM / 走査型イオン伝導顕微鏡 / 構造生物 / １分子計測・操作 / 1分子計測 / 生物物理 / ナノバイオ / 生体分子 / 原子間力顕微鏡 / 高速AFM / イメージング / 細胞内オルガネラ / 機能動態

【研究成果の概要】

三つの課題に取り組んだ。課題1では、既に確立した高速AFMを利用して多様な蛋白質系で起こる動的プロセスを観察し、機能メカニズムに迫るとともに、従来技術では困難な天然変性蛋白質の構造解析が高速AFMで可能であることを実証した。課題2では、振動を起こさずに広域を高速走査する技術やイメージング中に試料を操作可能なインターラクティブ高速AFMを開発し、その有効性を実証した。また、カンチレバー走査方式の高速AFMと蛍光顕微鏡との複合機を開発し、蛍光像と高速AFM像の同時取得を実現した。課題3では、非接触観察可能な走査型イオン伝導顕微鏡の高速化に向け要素技術を開発し、約100倍の高速化に成功した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2012-05-31 - 2017-03-31

【配分額】215,540千円 (直接経費: 165,800千円、間接経費: 49,740千円)

【研究分野】物理化学

【研究領域課題番号】23685002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

タンパク質 / １分子観察 / 低温 / 分光 / 構造 / 物理化学 / １分子分光 / インフルエンザ / 単一分子分光 / 分子分光 / 一分子計測 / プロトンチャネル / 光学顕微鏡 / 実験

【研究成果の概要】

温度1.5 Kに冷却した生体分子の三次元イメージングをするための１分子蛍光顕微鏡を開発した。この顕微鏡の特性をＱdotにより評価した。まず、この顕微鏡は635, 532, 405 nmのどの波長でも色収差なく使用することが可能であった。さらに、その焦点付近の光分布（点像分布関数）は理論値の1.2倍以下であった。これを用いて、２個の分子の位置決定精度（解像度）を見積もったところ、焦平面方向が3 nm、光軸方向が 18 nmであった。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】29,250千円 (直接経費: 22,500千円、間接経費: 6,750千円)

【研究分野】生体関連化学

【研究領域課題番号】23750182 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

タンパク質 / 細胞・組織 / 生体分子 / 1 分子計測(SMI) / 生体関連化学 / 機能性分子 / 光制御 / 1分子イメージング / シグナル伝達 / 蛋白質 / 1分子計測（SMD）

【研究成果の概要】

本研究では、細胞内シグナル伝達における受容体クラスター形成の意義の理解を目的とした。この目的のため、シグナル伝達分子Aktの1分子動態観察と、受容体ナノクラスターの人工的形成法の開発を行った。前者では、細胞外からのシグナル入力により、Aktの細胞膜滞在時間が延びることを見出した。この結果は、Akt動態が細胞表面の受容体クラスターに影響されることを示している。後者では、光感応性タンパク質を融合した受容体および精製タンパク質の構築に成功し、クラスター形成の光制御を実現する道具の準備を整えた。以上のように、本研究では受容体クラスターがシグナル伝達に重要な機能を果たしていることを示し、その重要性を構成的に証明する礎を築いた。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】物理化学

【研究領域課題番号】19685001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分光 / 低温 / タンパク質 / 単一分子分光 / 赤外 / 中赤外 / アミドI / 単一分子 / 一分子計測(SMI) / 化学物理 / 光物性 / 物性実験 / 生物体分子 / 一分子計測(SDM) / 生体分子

【研究成果の概要】

本研究では、これまで誰も成功していなかったタンパク質の中赤外吸収スペクトルの1分子観測に成功した。これまで、中赤外吸収を測定するには、感度が良いとされる顕微赤外分光装置でも、100万個のタンパク質が必要であり、1分子の観測例は無かった。そこで、我々は従来法を改良するのではなく、以下に示す全く新しい光学課程を用いて、これを1分子観測を実現した。数ケルビンでも、タンパク質を結合させた色素の蛍光測定し続けていると、無蛍光状態になる。この時、タンパク質に共鳴する赤外光を入射すると、色素の状態が無蛍光状態から蛍光状態に変化することを発見した。我々はこの光学現象を用いて、タンパク質の赤外吸収スペクトルの1分子観測に成功した。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2007 - 2011

【配分額】24,830千円 (直接経費: 19,100千円、間接経費: 5,730千円)