研究概要
近年の分子生物学と構造生物学の進歩は著しく、CGを駆使した美麗なイラストや動画を目にする機会も増えました。しかし、「生命とは何か？」には、まだ答えられません。私たちは、想像図ではなく、生きた細胞の中で生命現象の現場を分子レベルで直接見ることで「生命とは何か？」を理解したいと考え、そのための技術開発とそれを利用した計測に並行して取り組んでいます。具体的な研究対象としては、キネシンなどの分子モーターによる細胞内輸送を中心に、シグナル伝達分子の核輸送から遺伝子発現調節まで、細胞の中での輸送・動きを一分子レベルで直接イメージングすることで解析しています。
たとえば、分子モーターによる細胞内の物質輸送は、文字通り細胞の生命線で、速く正確に届けることが出来なくなることで様々な疾病を引き起こすことが知られています。しかし、細胞の中で分子モーターが迷うことなく目的地へと荷物を届ける「細胞内のカーナビ」については全く判っていません。我々は、最先端のイメージング技術で「細胞内の宅配便」を直接観察することで、この問題に取り組んでいます。
主要論文
Hayashi K, Tsuchizawa Y, Iwaki M, Okada Y. Application of the fluctuation theorem for non-invasive force measurement in living neuronal axons. Molecular Biology of the Cell, 2018 in press
Shima T, Morikawa M, Kaneshiro J, et al. Kinesin-binding triggered conformation switching of microtubules contributes to polarized transport. Journal of Cell Biology 2018, in press
Grzybowski M, Taki M, Senda K, et al. A Highly Photostable Near‐infrared Labeling Agent Based on a Phospha‐rhodamine for Long-term and Deep Imaging. Angewandte Chemie International Edition 2018 doi:10.1002/anie.201804731
Komatsu N, Terai K, Imanishi A, et al. A platform of BRET-FRET hybrid biosensors for optogenetics, chemical screening, and in vivo imaging. Scientific Report 9:8984 (2018)
Takeshima T, Takahashi T, Yamashita J, Okada Y, Watanabe S. A multi-emitter fitting algorithm for potential live cell super-resolution imaging over a wide range of molecular densities. Journal of Microscopy (2018) doi:10.1111/jmi.12714
Nozaki T, Imai R, Tanbo M, et al. Dynamic Organization of Chromatin Domains Revealed by Super-Resolution Live-Cell Imaging. Molecular Cell 67: 282-293 (2017)
Takai A, Nakano M, Saito K, et al. Expanded palette of Nano-lanterns for real-time multicolor luminescence imaging. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 112(14). 4352-4356 (2015) doi: 10.1073/pnas.1418468112
Hayashi S, Okada Y. Ultrafast superresolution fluorescence imaging with spinning disk confocal microscope optics. Molecular Biology Of The Cell 26(9). 1743-1751 (2015) doi: 10.1091/mbc.E14-08-1287
Okada Y, Nakagawa S. Super-resolution imaging of nuclear bodies by STED microscopy.
Methods in Molecular Biology 1262. 21-35 (2015) doi: 10.1007/978-1-4939-2253-6_2
Uno S, Kamiya M, Yoshihara T, et al. A spontaneously blinking fluorophore based on intramolecular spirocyclization for live-cell super-resolution imaging. Nature Chemistry 6(8). 681-689 (2014) doi: 10.1038/nchem.2002
Yajima H, Ogura T, Nitta R, et al. Conformational changes in tubulin in GMPCPP and GDP-taxol microtubules observed by cryoelectron microscopy. Journal of Cell Biology 198(3). 315-322 (2012) doi: 10.1083/jcb.201201161
略歴
1993年東京大学医学部医学科卒。医師、医博。同大学院にて学振特別研究員、助手を経て 2011年より理研・生命システム研究センター(2018年の改組により生命機能科学研究センター)チームリーダー。2016年より東京大学大学院理学系研究科物理学専攻教授(理研と兼務)。
専門は細胞生物学、生物物理学。分子モーター(キネシン)の動作原理と生理機能について光学顕微鏡(一分子イメージング、超解像顕微鏡法)、クライオ電顕、X線回折など様々なイメージング技術を駆使して研究を行っている。
