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-

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 二木史朗 化学研究所教授、井田大貴 東北大学助教、熊谷明哉 東北大学准教授、高橋康史 金沢大学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。

 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でした。

 本成研究果は、膜透過性ペプチドの取り込み以外にも、エンドサイトーシス系による物質のやり取りや応答といった様々な反応の観察に有用であると考えられます。

 本研究成果は、2021年3月26日に、国際学術誌「Analytical Chemistry」に掲載されました。

本研究の模式図(左)とSICMによる形状測定結果(右)。
図:本研究の模式図(左)とSICMによる形状測定結果(右)
研究者情報
書誌情報

【DOI】 https://doi.org/10.1021/acs.analchem.0c04097

Hiroki Ida, Yasufumi Takahashi, Akichika Kumatani, Hitoshi Shiku, Tomo Murayama, Hisaaki Hirose, Shiroh Futaki, and Tomokazu Matsue (2021). Nanoscale Visualization of Morphological Alteration of Live-Cell Membranes by the Interaction with Oligoarginine Cell-Penetrating Peptides. Analytical Chemistry.

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