A01班
細胞内分子構造動態を解明するためのクロススケール In-cell AFM 技術の開発
宮田 一輝（研究分担者）
金沢大学 ナノ生命科学研究所 助教
宮澤 佳甫（研究分担者）
金沢大学 理工研究域フロンティア工学系 助教
計画研究の概要
本領域の推進する「クロススケール細胞計測センター」の中で、我々のグループは、特に、技術面でIn-cell AFMを担当する。原子間力顕微鏡（AFM）は、液中で分子動態やナノ力学物性を直接計測できることから、様々な生命現象の分子機構研究に利用されてきたが、それらの多くはin-vitroでの計測であり、細胞内での現象を正確に反映しているのか？という「問い」に答えられなかった。本研究では、我々が世界で初めて開発した生細胞内部を直接観察できるIn-cell AFMの性能、機能、解析法を大幅に発展させ、細胞内での分子分解能動態計測やナノ力学物性計測を実現する。さらに、技術面でのクロススケールを実現するために、水上・藤原班と共同して、1分子蛍光法や超解像顕微鏡法とIn-cell AFMの複合システムを開発する。これによって、ターゲットとなる細胞内現象が生じている箇所を超解像顕微鏡で特定してAFM計測を行うことや、1分子蛍光で測定した標識分子の動きと、AFMで観察した標識されていない周囲のナノ構造との相関を捉えることが出来る様になることが期待される。
主な研究業績
- Yurtsever, A.; Yoshida, T.; Badami Behjat, A.; Araki, Y.; Hanayama, R.; Fukuma, T., Structural and mechanical characteristics of exosomes from osteosarcoma cells explored by 3D-atomic force microscopy. Nanoscale 2021, 13 (13), 6661-6677.
- Molino, P. J.; Yang, D.; Penna, M.; Miyazawa, K.; Knowles, B. R.; MacLaughlin, S.; Fukuma, T.; Yarovsky, I.; Higgins, M. J., Hydration Layer Structure of Biofouling-Resistant Nanoparticles. ACS Nano 2018, 12 (11), 11610-11624.
- Fukuma, T.; Garcia, R., Atomic- and Molecular-Resolution Mapping of Solid-Liquid Interfaces by 3D Atomic Force Microscopy. ACS Nano 2018, 12 (12), 11785-11797.
(4) Honbo, K.; Ogata, S.; Kitagawa, T.; Okamoto, T.; Kobayashi, N.; Sugimoto, I.; Shima, S.; Fukunaga, A.; Takatoh, C.; Fukuma, T., Visualizing Nanoscale Distribution of Corrosion Cells by Open-Loop Electric Potential Microscopy. ACS Nano 2016, 10 (2), 2575-2583. - Honbo, K.; Ogata, S.; Kitagawa, T.; Okamoto, T.; Kobayashi, N.; Sugimoto, I.; Shima, S.; Fukunaga, A.; Takatoh, C.; Fukuma, T., Visualizing Nanoscale Distribution of Corrosion Cells by Open-Loop Electric Potential Microscopy. ACS Nano 2016, 10 (2), 2575-2583.
- Asakawa, H.; Yoshioka, S.; Nishimura, K.; Fukuma, T., Spatial Distribution of Lipid Headgroups and Water Molecules at Membrane/Water Interfaces Visualized by Three-Dimensional Scanning Force Microscopy. ACS Nano 2012, 6 (10), 9013-9020.