東北大学
学際科学フロンティア研究所

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生きた細胞膜での膜透過性ペプチドの取り込みをナノスケールで可視化 細胞膜で起こる様々な物質のやり取りや反応を直接観察可能に

2021年3月25日(米国東部時間)『Analytical Chemistry』論文掲載、およびプレスリリース

2021.03.29

細胞表面を覆う膜(細胞膜)は、光では観察できない微小なスケールで、細胞と外環境の間の物質のやり取りを制御しています。この細胞膜の制御を突破し、ドラッグデリバリーなど特定の薬剤や物質を細胞内に輸送するためのツールの一つとして、細胞膜を透過できるペプチド(膜透過性ペプチド)が利用されています。しかし、ナノスケールで起きる細胞膜での物質の透過に関わる形状変化を観察することは難しく、膜透過性ペプチドの重要性に反して、細胞内に流入する過程の詳細や細胞膜の形態への影響は完全には理解されていません。
 
新領域創成研究部の井田大貴助教、東北大学 材料科学高等研究所 熊谷明哉准教授、金沢大学 ナノ生命科学研究所 高橋康史教授、京都大学 化学研究所 二木史朗教授らの研究グループは、細胞にダメージを与えないで細胞表面のナノ形状を計測可能な走査型イオンコンダクタンス顕微鏡と、焦点面での標識分子動態を可視化できるスピニングディスク式の共焦点レーザー走査顕微鏡を融合した装置を開発、膜透過性ペプチドの流入領域で生じる形状変化を直接観察し、その詳細を明らかにしました。本研究成果は、分析化学の国際的な学術誌『Analytical Chemistry』にて3月25日(米国東部時間)に掲載され、本学の他、科学技術振興機構、金沢大学、京都大学よりプレスリリースされました。
 
本研究の模式図(左)とSICMによる形状測定結果(右)。
コブ状構造の脇に陥入構造があり、ペプチド流入との相関が示された。
 
論文情報:
Hiroki Ida, Yasufumi Takahashi, Akichika Kumatani, Hitoshi Shiku, Tomo Murayama, Hisaaki Hirose, Shiroh Futaki and Tomokazu Matsue, "Nanoscale Visualization of Morphological Alteration of Live-Cell Membranes by the Interaction with Oligoarginine Cell-Penetrating Peptides", Analytical Chemistry
DOI:10.1021/acs.analchem.0c04097
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