Development of a red fluorescent Ca^<2+> sensor

• Project/Area Number: 21500379
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Neurophysiology and muscle physiology
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: NAKAI Junichi 埼玉大学, 脳科学融合研究センター, 教授 (80237198)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2011: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2010: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2009: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: カルシウム / シグナル伝達 / バイオテクノロジー / 生理学 / 神経科学

Research Abstract

The purpose of this study is to develop a fluorescent protein-based red fluorescent Ca^<2+> sensor which can be excited by red light and emit red fluorescence. We generated a prototype red fluorescent Ca^<2+> sensor by replacing the circularly permuted GFP domain of G-CaMP2, which is our original green fluorescent Ca^<2+> sensor, with the circularly permuted RFP, then randomly mutagenized this prototype sensor and screened variants with high performance. As a result, we successfully found the sensor termed R-CaMP, which showed a great red fluorescence change upon Ca^<2+> binding.

Research Products

• [Journal Article] LIS1-dependent retrograde translocation of excitatory synapses in developing interneuron dendrites (2012)
  • Author(s): Kawabata, I., Kashiwagi, Y., Obashi, K., Ohkura, M., Nakai, J., Wynshaw-Boris, A., Yanagawa, Y., Okabe, S
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 3 Issue: 1 Pages: 722-722
  • DOI: 10.1038/ncomms1736
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic visualization with an improved GCaMP reveals spatiotemporal activation of the spinal motor neurons in zebrafish (2011)
  • Author(s): Muto A, Ohkura M, Kotani T, Higashijima S-I, Nakai J, Kawakami K
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA Volume: 108 Pages: 5425-5430
  • URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21383146
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tissue-tissue interaction-triggered calcium elevation is required for cell polarization during Xenopus gastrulation (2010)
  • Author(s): Shindo A, Hara Y, Yamamoto TS, Ohkura M, Nakai J, Ueno N
  • Journal Title: PLoS One Volume: 5 Issue: 2 Pages: e8897-e8897
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0008897
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 新しい蛍光Ca^<2+>イセンサーG-CaMPを用いた生体Ca^<2+>画像化 (2010)
  • Author(s): 大倉正道, 中井淳一
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 61 Pages: 86-92
  • URL: http://www.bitway.ne.jp/ejournal/club/2425100967.html
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Derived (mutated)-types of TRPV6 channels elicit greater Ca^<2+> influx into the cells than ancestral-types of TRPV6 : Evidence from Xenopus oocytes and mammalian cell expression system (2010)
  • Author(s): Sudo Y, Matsuo K, Tetsuo T, Tsutsumi S, Ohkura M, Nakai J, Uezono Y
  • Journal Title: J Pharmacol Sci Volume: 114 Pages: 281-291
  • URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20948163
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Derived (mutated)-types of TRPV6 channels elicit greater Ca^<2+> influx in to the cells than ancestral-types of TRPV6 : Evidence from Xenopus oocytes and mammalian cell expression system (2010)
  • Author(s): Sudo Y, Matsuo K, Tetsuo T, Tsutsumi S, Ohkura M, Nakai J, Uezono Y
  • Journal Title: J Pharmacol Sci Volume: 114 Pages: 281-291
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tissue-tissue interaction-triggered calcium elevation is required for cell polarization during Xenopus gastrulation. (2010)
  • Author(s): Shindo, A., Hara, Y., Yamamoto, T.S., Ohkura, M., Nakai, J., Ueno, N.
  • Journal Title: PLoS One 5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 新しい蛍光Ca^<2+>イセンサーG-CaMPを用いた生体Ca^<2+>画像化 (2010)
  • Author(s): 大倉正道, 中井淳一
  • Journal Title: 生体の科学 61 Pages: 86-92
• [Presentation] カルシウムプローブ蛋白質によるゼブラフィッシュ脊髄運動神経の時空間活動の可視化 (2012)
  • Author(s): 大倉正道, 武藤彩, 小谷友也, 東島眞一, 川上浩一, 中井淳一
  • Organizer: 第85回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都)
  • Year and Date: 2012-03-15
• [Presentation] カルシウムプローブ蛋白質によるゼブラフィッシュ脊髄運動神経の時空間活動の可視化 (2012)
  • Author(s): 大倉正道, 武藤彩, 小谷友也, 東島眞一, 川上浩一, 中井淳一
  • Organizer: 第85回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 京都(国立京都国際会館)
  • Year and Date: 2012-03-15
• [Presentation] G-CaMPによるカルシウムイメージングと線虫神経細胞の光操作 (2011)
  • Author(s): 中井淳一
  • Organizer: 平成23年度生理研研究会
  • Place of Presentation: 生理学研究所(愛知)
  • Year and Date: 2011-09-29
• [Presentation] G-CaMPによるカルシウムイメージングと線虫神経細胞の光操作 (2011)
  • Author(s): 中井淳一
  • Organizer: 平成23年度生理研研究会神経活動の光操作(行動制御への応用)
  • Place of Presentation: 愛知岡崎(岡崎カンファレンスセンター)
  • Year and Date: 2011-09-29
• [Presentation] GCaMPを用いた線虫体壁筋のin vivoカルシウムイメージング (2011)
  • Author(s): 中井淳一, 安藤恵子, 宇佐美篤, 大倉正道, 池谷裕二, 松木則夫
  • Organizer: 第84回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川)
  • Year and Date: 2011-03-24
• [Presentation] GCaMP型改良カルシウムプローブ蛋白質を用いたXenopus胚発生時のカルシウム動態の可視化 (2011)
  • Author(s): 大倉正道, 進藤麻子, 原佑介, 山本隆正, 上野直人, 中井淳一
  • Organizer: 第84回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川)
  • Year and Date: 2011-03-24
• [Presentation] G-CaMPを用いた線虫体壁筋のin vivoカルシウムイメージング (2011)
  • Author(s): 中井淳一, 安藤恵子, 宇佐美篤, 大倉正道, 池谷裕二, 松木則夫
  • Organizer: 第84回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: パジフィゴ横浜(神奈川)
  • Year and Date: 2011-03-24
• [Presentation] In vivo Imaging with Genetically-encoded Ca^<2+> Sensors (2010)
  • Author(s): Nakai J
  • Organizer: Horizons In Calcium Signaling
  • Place of Presentation: Beijing(China)
  • Year and Date: 2010-10-12
• [Presentation] In vivo Imaging with Genetically-encoded Ca^<2+> Sensors (2010)
  • Author(s): Nakai J
  • Organizer: Horizons In Calcium Signaling
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 2010-10-12
• [Presentation] 新規蛍光Ca^<2+>センサーG-CaMP4を用いた生体Ca^<2+>の画像化 (2010)
  • Author(s): 宇佐美篤, 安藤恵子, 大倉正道, 池谷裕二, 中井淳一, 松木則夫
  • Organizer: 次世代を担う創薬・医療薬理シンポジウム2010
  • Place of Presentation: 京都大学(京都)
  • Year and Date: 2010-09-11
• [Presentation] G-CaMPによるin vivo calcium imaging (2010)
  • Author(s): 中井淳一
  • Organizer: 平成22年度生理学研究所研究会「神経活動の光操作(行動制御への応用)」
  • Place of Presentation: 生理学研究所(愛知)
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] Brain Imaging with Improved GCaMPs in Zebrafish (2010)
  • Author(s): Muto A, Nakai J, Kawakami K
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-03
• [Presentation] In vivo or in vitro imaging ofcalcium dynamics with genetically encoded sensor G-CaMP4 (2010)
  • Author(s): Usami A, Gengyo-Ando K, Ohkura M, Matsuki N, Ikegaya Y, Nakai J
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-03
• [Presentation] In vivo or in vitro imaging ofcalcium dynamics with genetically encode d sensor G-CaMP4 (2010)
  • Author(s): Usami A, Gengyo-Ando K, Ohkura M, Matsuki N, Ikegaya Y, Nakai J
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-03
• [Presentation] GFPを用いたカルシウムセンサーによる細胞活動の可視化 (2010)
  • Author(s): 中井淳一
  • Organizer: 病態解明から治療開発に向けたバイオイメージング研究シンポジウム
  • Place of Presentation: 自治医科大学(栃木)
  • Year and Date: 2010-06-04
• [Presentation] 小脳バーグマングリア細胞間を伝わるカルシウム波 (2010)
  • Author(s): 中井淳一
  • Organizer: 第7回GPCR研究会
  • Place of Presentation: 科学未来館(東京)
  • Year and Date: 2010-05-08
• [Presentation] 小脳グリア細胞間のカルシウム波のin vivo解析 (2010)
  • Author(s): Nakai J, Hoogland TM, Kuhn B, Gobel W, Huang W, Helmchen F, Flint H, Wang S S-H
  • Organizer: 第83回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場(大阪)
  • Year and Date: 2010-03-16
• [Presentation] 小脳グリア細胞間のカルシウム波のin vivo解析 (2010)
  • Author(s): Nakai, J., Hoogland, T.M., Kuhn, B., Gobel, W., Huang, W., Helmchen, F., Flint, H., Wang, S.S.-H.
  • Organizer: 日本薬理学会
  • Place of Presentation: 大阪国大会議場
  • Year and Date: 2010-03-16
• [Remarks]
  • URL: http://subsi.saitama-u.ac.jp/
• [Remarks]
  • URL: http://subsi.saitama-u.ac.jp/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 特定部位のアミノ酸を置換した緑色蛍光蛋白質またはそのホモログを用いたカルシウムセンサー蛋白質 (2010)
  • Inventor(s): 大倉正道, 中井淳一
  • Industrial Property Rights Holder: 埼玉大学
  • Industrial Property Number: 2010-232788
  • Filing Date: 2010-10-15