2016 Fiscal Year Annual Research Report
機能性分子－蛋白質のハイブリッド設計に基づく細胞機能の可視化と光制御
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15H03120
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
水上 進 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30420433)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 蛍光プローブ / Mg2+ / 生細胞イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに、低分子蛍光プローブとタグ蛋白質をハイブリッドさせることで、細胞内局所のMg2+濃度を24時間以上の長時間にわたって可視化することに成功した。一方、新たな課題が明らかとなった。小胞体やミトコンドリアなどのオルガネラ内ではCa2+濃度が高く、そのような部位においてMg2+濃度の変化をを選択的に可視化する為には、よりMg2+に対して選択性の高いプローブの開発が必要である。しかしながら、これまで高選択的Mg2+プローブ開発の重要性は認識されながら、そうしたプローブの開発はほとんど成功していなかった。それはMg2+に高選択的な配位子の開発がされていない為であった。そこで、本年度の研究において、まず最初にプローブ構造中の配位子構造を精査した。その結果、Mg2+に対して非常に高い選択性を示すキレーター構造を含む蛍光プローブの開発に成功した。このプローブは消光型プローブであったが、蛋白質ラベル化技術と組み合わせることで、オルガネラに局在させることも可能であった。
また、他方面からの取り組みとして、高強度のレーザーに対して頑強な蛍光色素の開発は、超解像イメージングなどの先進的イメージング技術開発において極めて重要であることから、大きな意義を有している。代表的な蛍光色素フルオレセインの光耐性を向上させるような手法の開発を行った。様々な分子を溶液中に添加し、フルオレセインの光退色性の変化を検討した結果、ある種の希土類金属が高い抗光退色効果を示すことを見出した。
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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
今年度は、これまで非常に困難であったMg2+選択的蛍光プローブを開発し、プローブの細胞内局所への局在化も成功した。また、既存原理とは異なる原理に基づいて、蛍光色素の光耐性を向上させる新手法を見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は細胞内オルガネラに局在させたMg2+高選択的蛍光プローブを用いて、高Ca2+濃度環境下におけるMg2+のイメージング実験、また超解像イメージング等も行う。また、生体分子の可視化だけではなく、光感受性色素を用いた細胞機能の光制御プローブの開発も遂行する。
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