| Project/Area Number |
23KJ1289
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 37010:Bio-related chemistry
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
美野 丈晴 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
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| Keywords | ケミカルバイオロジー / in vivo / 近傍ラベル化 / プロテオミクス / シナプス |
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| Outline of Research at the Start |
我々の身体は、脂質が形成する膜によって、さまざまな生体分子の配置が厳密に制御されることで、生命現象を維持しています。そのため、生命現象をより深く理解するためには、脂質の身体の中での分布を調べる方法が必要ですが、現状限られています。そこで本研究では、脂質の身体での分布をイメージングするための新しい手法を開発します。具体的には、組織透明化技術と、クリックケミストリーを組み合わせることで、身体中の脂質へ蛍光色素を修飾します。ライトシート顕微鏡でこの蛍光を検出することで、脂質分布をイメージング可能となります。採用期間中には、複雑な構造をもつマウス全脳の脂質イメージングを達成し、この手法を実証します。
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| Outline of Annual Research Achievements |
生きたマウス脳内で利用可能なケミカルバイオロジーツールの開発をおこなっている。本研究で開発するツールは、研究代表者が過去に開発した小分子イメージング手法FixELをベースとしている。本年度はまず、FixELの詳細なプロトコルを解説した英語論文を研究代表者が筆頭著者として執筆した。本論文は査読つき国際学術論文誌STAR Protocolsに掲載された。またFixELの詳細な原理を説明した日本語解説文を、研究代表者が筆頭著者として執筆し「生体の科学」誌に掲載された。加えて国内外問わず学会でFixELに関する成果を口頭発表し、その知見を広めた。
当初は脂質に着目し、そのマウス脳内における脂質三次元分布を解析するツールの開発を予定していたが、最近所属研究室内で得られた知見から、より有用と思われるケミカルバイオロジーツールの開発を着想したため、本年度は主にその検討をおこなった。具体的には細菌由来の酵素チロシナーゼが、培養細胞系において近傍ラベル化に利用可能であることが所属研究室内で見出された。このチロシナーゼを生きたマウス脳内で利用し、特定のシナプスの空間プロテオミクスへ展開することを着想した。実際に、標的シナプスに豊富に発現する膜タンパク質に対する選択的リガンドを、チロシナーゼに化学修飾したプローブを用意した。この修飾チロシナーゼを生きたマウス脳内へ直接投与することで、標的シナプス上へチロシナーゼを局在させることに成功した。その後in vivoでの近傍ラベル化反応を生じさせ、質量分析を利用した解析によって、生きたマウス脳内における標的シナプスの空間プロテオームを得ることに成功した。本成果は研究代表者を共著として含む英語論文として、査読つき国際学術論文誌JACSに掲載された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、既存の近傍ラベル化酵素とは異なり、低毒性、迅速、低バックグラウンドの近傍ラベル化が可能な細菌由来のチロシナーゼを初めて、生きたマウス脳内へ適用した。実際に標的シナプスの空間プロテオームを得ることに成功し、国際学術論文誌への掲載にも至った。当初計画していた脂質に関するケミカルバイオロジーツールの開発は実施できていないが、結果的に、より有意義と思われる手法の開発が達成された。
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| Strategy for Future Research Activity |
チロシナーゼによるin vivo近傍ラベル化のための検討中に確立した、タンパク質への化学修飾技術を応用して、新たなプローブの開発に着手している。具体的には、クライオ電子顕微鏡トモグラフィーを利用した、生体組織上でのタンパク質三次元構造解析に利用可能な、ナノボディ-金粒子複合体の合成をおこなっている。本研究は英国の研究グループとの共同で実施する予定である。
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