Correlation between the fluorescence lifetime and the local environment of the chromophore: Universal nature to fluorescent proteins from the jellyfish Aequorea Victoria

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K05764
• Research Institution: Toho University
• Principal Investigator: 細井 晴子 東邦大学, 理学部, 准教授 (00313396)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮武 秀行 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (50291935) ; 内田 朗 東邦大学, 理学部, 教授 (30176680)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 蛍光寿命 / 結晶構造解析 / 変異体作製

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者はこれまでに、黄色蛍光タンパク質eYFP のY145 変異体計20 種類を作製し、時間分解蛍光測定によりその蛍光寿命を測定した。その結果、Y145 変異体の蛍光寿命は、アミノ酸一つの違いで3.4 nsから82 ps まで大きく変化し、145 番アミノ酸側鎖体積が小さくなるほど蛍光寿命が短くなる、つまり光らなくなることを明らかにした。本申請課題では、eYFP Y145 変異体の蛍光寿命の変化の起源を明らかにし、それを土台としてオワンクラゲ由来蛍光タンパク質 に共通する性質を見出すことを目的とする。これまでに、eYFP野生型とその13種類の変異体（Y145D、Y145F、Y145G、Y145M、Y145Q、Y145T、Y145V、Y145W、Y145C、Y145E、Y145H、Y145L、Y145N）の結晶構造を決定した。得られた構造の比較から、Y145側鎖体積が小さい変異体では、発色団とY203（発色団とパイスタッキングすることでYFPの黄色シフトをもたらすアミノ酸）との距離が長くなっていることが明らかになった。そこで平成30年度は、これまでの知見をもとに発色団周辺のアミノ酸に変異を入れることで、戦略的に短寿命の変異体や長寿命の変異体を作製することを試みた。その結果、短寿命のeYFP Y145GにI167Y変異を入れることで長寿命化することに成功した。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

変異体作製、蛍光寿命測定、結晶構造解析を組み合わせることにより、eYFP Y145変異体の蛍光寿命は、発色団周辺の空隙の大きさによって変化することが明らかになった。得られた知見をもとに戦略的な蛍光タンパク質の創出にも成功したことで、当初の計画以上に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

引き続き構造未決定のeYFP Y145変異体の結晶化と構造解析を進める。その他の色の蛍光タンパク質については、必要に応じて結晶構造解析を行い、eYFPとは異なる体積依存性の起源を明らかにする。

Causes of Carryover

平成30年度は変異体の作製等か効率的に行えたため、当初の予定よりも消耗品の使用を減らすことができたために次年度使用額が生じた。次年度使用額は結晶構造作製のための消耗品の購入に充てる予定である。