| Project/Area Number |
20K05702
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 37010:Bio-related chemistry
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 光応答性分子 / タンパク質二量化 / フォトクロミック / 蛍光イメージング / 細胞 / 蛋白質二量化 / 光操作 / タンパク質二量体化 / フォトクロミック化合物 |
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| Outline of Research at the Start |
タンパク質が細胞内で機能を発揮する時には，特定の場所へ局在移行が起こる．光を用いて可逆的にタンパク質局在を制御できれば，任意のタイミングでタンパク質機能の発現誘導が可能となり，複雑な生命機構を理解する基盤技術となり得る．本研究では，タグタンパク質の光応答性環状リガンドを開発し，タンパク質二量化剤へと展開することで，細胞内タンパク質局在の光制御法を確立する．さらに開発したタンパク質局在制御技術を，がん関連タンパク質の局在操作技術へと発展させ，疾患機構の解明や治療薬開発への貢献を目指す．
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| Outline of Final Research Achievements |
To establish a method for photocontrol of intracellular protein localization, we attempted to synthesize photoresponsive cyclic ligands for protein tags. In addition, we developed a photochromic protein dimerizer that can induce association and dissociation of two types of protein tags in a light-irradiation-dependent manner. Using this dimerizer, we achieved optical control of protein localization in living cells and also applied this system in photoregulation of mitophagy induction.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
細胞内で多くのタンパク質は特定のタイミングで局在を変化させ、その機能を発現している。したがって、細胞内タンパク質の局在制御法は複雑な生命機序を理解する上で強力な基盤技術である。しかし、既存の光操作技術である光遺伝学（オプトジェネティクス）やケージド化合物を用いた化学的タンパク質二量化法では、二量体形成の光可逆性などに課題が残されていた。本研究で開発したフォトクロミックタンパク質二量化剤を用いることで、細胞内タンパク質局在の迅速かつ可逆的な光制御、ならびに細胞内シグナル伝達の活性化を達成した。本手法はタンパク質機能の解明に有用であり、今後、疾患の分子機構理解へと繋がると期待される。
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