細胞膜でのシグナル伝達を探索する遺伝子コード型分子プローブ

• Project Area: Mutli-dimensional fluorescence live imaging of cellular function and molecular activity
• Project/Area Number: 25113706
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 佐藤 守俊 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (00323501)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥19,760,000 (Direct Cost: ¥15,200,000、Indirect Cost: ¥4,560,000); Fiscal Year 2014: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000); Fiscal Year 2013: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
• Keywords: イメージング / 蛍光 / 蛍光タンパク質 / タンパク質間相互作用 / 光操作 / 超解像 / プローブ / 細胞膜 / 回折限界

Outline of Annual Research Achievements

前年度年度までに開発した蛍光プローブを用いて，細胞膜近傍で機能するタンパク質のイメージングを行った．その結果，当該蛍光プローブが，細胞接着斑という細胞膜上の微小構造体で生起するタンパク質間相互作用の超解像イメージングを実現できることを示した．この蛍光プローブを用いた超解像イメージングにより，当該タンパク質が細胞接着斑の内部において，一様ではなく，ドメインを形成して機能していることを明らかにした．
前年度から，細胞膜近傍で生起する様々な分子過程を自由自在に光照射でコントロールするための新しい技術の開発研究に着手してきた．この目的のために，アカパンカビが有する青色光の光受容体に対して多角的にプロテインエンジニアリングを施し，新しい光スイッチタンパク質を開発した．この光スイッチタンパク質は，青色光照射でヘテロ二量体を形成し，光照射をやめると素早くもとの単量体に戻るという特徴を有する．この世界最速で切り替わる光スイッチタンパク質を用いて，低分子量GTP結合タンパク質のRac1や脂質リン酸化酵素のPI3Kの活性を光操作するための分子プローブを開発した．当該分子プローブを用いて，細胞膜近傍で生起する分子過程を光操作することにより，例えば，細胞膜の伸展や細胞の波打ち運動を光でコントロールできることを示した．さらに，当該ブローブを用いて，細胞が進む方向，すなわち細胞極性を自由自在に光でコントロールできることを示した．

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Engineered Pairs of Distinct Photoswitches for Optogenetic Control of Cellular Proteins (2015)
  • Author(s): F. Kawano, H. Suzuki, A. Furuya and M. Sato
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6 Issue: 1 Pages: 6256-6256
  • DOI: 10.1038/ncomms7256
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant