| Project/Area Number |
21K19332
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 47:Pharmaceutical sciences and related fields
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| Research Institution | Wakayama Medical University |
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Principal Investigator |
Nakatsu Toru 和歌山県立医科大学, 薬学部, 教授 (50293949)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
入江 克雅 和歌山県立医科大学, 薬学部, 准教授 (20415087)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 神経活動 / 生物発光 / 神経情報伝達 |
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| Outline of Research at the Start |
我々の生命活動を維持するためには継続的な神経活動が行われている。神経の情報伝達は神経細胞から次の神経細胞に伝わることでなされることである。この神経活動を正確に把握するためには神経細胞の内側と外側の電位の差を正確にとらえることが必要である。しかし細胞の電位差を正確に計測することは非常に困難である。そこで可視化することを目指して、膜の電位差を感じることができるタンパク質と発光酵素を融合させることによって、膜電位感受性発光酵素（VoltaLuc）を新しく創成しようという研究である。
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| Outline of Final Research Achievements |
Neural activity plays a critical role in the maintenance of our vital functions. The depolarization of membrane potentials carries out neural signaling called action potentials from one neuron to the next. We developed a membrane-potential-sensitive luminescent enzyme (VoltaLuc) using a bioluminescence system in this study.
Therefore, we attempted to express a chimeric protein between a luminescent protein (NanoLuc) and a membrane-potential-sensitive ion channel (NavAb). Still, no such protein that showed good luminescence could be obtained. Then, we identified the amino acid residues critical for luminescence to develop a NanoLuc with high luminescence intensity.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
生物発光現象は通常観測できない生命活動の観測に非常に有力である。これまではGFPを代表とする蛍光反応が用いられてきたが、光照射によるダメージが問題となり、化学反応により生じる発光現象の利用が注目されている。そこで、神経伝達に関する詳細を明らかにするために膜電位感受性イオンチャネルの開発を行った。そこで今回はより高発光なチャネルの開発に向けた発光酵素の発光機構解明と高発光酵素の探索を行った。その結果、反応に関わるアミノ酸の同定、さらには高発光を生じるアミノ酸変異体の作成に成功した。今回得られた知見は今後の膜電位感受性イオンチャネルの開発に向けた大きな基礎研究結果となった。
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