計画研究

細胞内分子の構造・動態・機能相関を調べるためのクロススケール可視化制御技術の開発

計画研究の概要

超解像蛍光顕微鏡、クライオ電顕、In-cell AFM、In-cell NMRなどの分析技術の著しい発展により、生体分子の細胞内での構造・動態について多面的な知見が得られるようになってきた。これらの技術の発展には、分子生物学技術のみならず、様々なケミカルバイオロジー技術の貢献が見られる。本計画研究課題では、化学に基づく高機能性プローブ開発と先端計測技術を組み合わせ、細胞内分子・構造体を様々な空間・時間スケールで可視化するための基盤技術を開発する。特に、以下の三つの課題（①細胞内局所の可視化、②マルチ計測・制御プラットフォーム、③高速1分子超解像イメージング、の技術開発）に取り組む。これらの技術を用いた領域内共同研究により、細胞内の様々なスケールの構造体の構造・動態・機能の相関を明らかにする。

主な研究業績

1. T. Kowada, K. Arai, A. Yoshimura, T. Matsui, K. Kikuchi, S. Mizukami “Optical manipulation of subcellular protein translocation using a photoactivatable covalent labeling system”, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 11378–11383.
2. T. Kowada, T. Watanabe, Y. Amagai, R. Liu, M. Yamada, H. Takahashi, T. Matsui, K. Inaba, S. Mizukami, “Quantitative Imaging of Labile Zn2+ in the Golgi Apparatus Using a Localizable Small-Molecule Fluorescent Probe”, Cell Chem. Biol. 2020, 27, 1521–1531.
3. S. Mizukami, M. Kashibe, K. Matsumoto, Y. Hori, K. Kikuchi, “Enzyme-Triggered Compound Release using Functionalized Antimicrobial Peptide Derivatives”, Chem. Sci. 2017, 8, 3047–3053.
4. I. Koyama-Honda, T. K. Fujiwara, R. S. Kasai, K. G. N. Suzuki, E. Kajikawa, H. Tsuboi, T. A. Tsunoyama, A. Kusumi, “High-speed single-molecule imaging reveals signal transduction by induced transbilayer raft phases”, J. Cell Biol. 2020, 219, e202006125.
5. T. A. Tsunoyama, Y. Watanabe, J. Goto, K. Naito, R. S. Kasai, K. G. N. Suzuki, T. K. Fujiwara, A. Kusumi, “Super-long single-molecule tracking reveals dynamic-anchorage-induced integrin function”, Nat. Chem. Biol. 2018, 14, 497–506.