Analysis of mechanism underlying kinase signaling transduction by development of a neochrome-basedoptogenetic tool
| Project/Area Number |
22K19304
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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 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
末次 憲之 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (60514156)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 光受容体 / フォトトロピン / フィトクロム / ゼニゴケ / 光遺伝学 |
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| Outline of Research at the Start |
光スイッチタンパク質を用いた光操作技術は、遺伝子発現、タンパク質の活性や局在変化など、様々な生命現象の光操作を可能にし、動物や微生物における研究分野で強力な研究ツールとなっている。光操作技術に用いられる各種の光受容体は、植物由来であるにも関わらず、植物科学ではこれらが活用されていない。本提案では、植物の細胞内シグナル伝達において重要な役割を果たすタンパク質のリン酸化に注目し、申請者らが発見した赤色光/遠赤色光可逆的タンパク質キナーゼであるネオクロム（Suetsugu et al., PNAS, 2005）を用いて、植物のタンパク質リン酸化シグナリング機構の解析を目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
光スイッチタンパク質を用いた光操作技術は、遺伝子発現、タンパク質の活性や局在変化など、様々な生命現象の光操作を可能にし、動物や微生物における研究分野で強力な研究ツールとなっている。光操作技術に用いられる各種の光受容体は、植物由来であるにも関わらず、植物科学ではこれらが活用されていない。本提案では、植物の細胞内シグナル伝達において重要な役割を果たすタンパク質のリン酸化に注目し、申請者らが発見した赤色光/遠赤色光可逆的タンパク質キナーゼであるネオクロム（Suetsugu et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2005）を用いて、（１）植物のタンパク質リン酸化を介したシグナル伝達機構解明のための新規光操作技術の開発、および（２）その技術を用いた植物シグナリング機構の解析を目的とする。本申請にあるような赤色光/遠赤色光で可逆的にキナーゼをオン/オフするという報告例は未だなく、新規のネオキナーゼの開発という研究も、それを用いた網羅的なキナーゼシグナリング機構の解析というのも他に例を見ない。本申請における植物AGCキナーゼを用いたネオキナーゼの開発は、植物における光操作ツール開拓に向けた挑戦的研究であると言える。本年度は機器、実験器具、試薬、植物材料、ベクターなどの準備を行なった。また、ヒザオリのネオクロムの発色団の結合能とキナーゼ活性を検出する系の確率を行うことにより、より小さく汎用性の高いネオキナーゼの開発を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請書作成当初は着任直後ということもあり、研究室の設備も人員も不足していたが、この半年で研究室環境が充実し人員も確保できたので、準備が整ってきたと言えるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず緑藻類ヒザオリのネオクロムの特性を大腸菌とゼニゴケで調べる。大腸菌においては、GSTなどのタグをつけたネオクロムの発現ベクターと、その発色団合成酵素の発現ベクターを発現させ、発色団と結合したネオクロムホロタンパク質が形成されるかを、大腸菌の色の観察（ホロタンパク質が形成されていれば青色になる）と、さらには亜鉛ブロット（ホロタンパク質が形成されていればブロットしたバンドが紫外線で光る）により調べる。また精製タンパク質で、キナーゼ活性の赤色光/遠赤色光可逆性を調べる。ゼニゴケにおいては、野生型と青色光受容体フォトトロピンの変異体にヒザオリのネオクロムを導入し、葉緑体運動や光屈性が赤色光で誘導できるかを調べる。これらのアッセイがうまくいけば、両方の系でネオクロムの光受容領域やキナーゼとのリンカー領域の欠失を行い、赤色光/遠赤色光可逆性やキナーゼの制御活性に必要十分な部分を探索し、できるだけサイズの小さいネオクロム光スイッチの開発を目指す。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
