2020 Fiscal Year Annual Research Report
Reversible and versatile chemogenetic tool using artificial organelles
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19K15697
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
吉井 達之 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30778048)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 細胞 / オルガネラ / 蛋白質 / 機能制御 / 自己組織化 / 細胞内顆粒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タンパク質は増殖・分化・運動・細胞死など、ほぼすべての細胞内イベントに関わる極めて重要な分子である。このようなタンパク質の役割を理解するためには、タンパク質活性を高速かつ可逆的に制御する方法論が必要となる。また、このような活性制御技術が実現すれば、CAR-Tなどの細胞治療において役立つことが期待される。そのような技術には化学遺伝学(Chemogenetics)や光遺伝学(Optogenetics)という手法がある。化学遺伝学及び光遺伝学においては遺伝子工学的手法により改変したタンパク質を細胞内に発現し、外部からの化合物の添加や光操作によって活性の制御を実現する。一方で、タンパク質は構造・機能的に多様である。そのため、化学遺伝学及び光遺伝学ツールの開発においては、標的タンパク質ごとに１から設計・最適化しなければならず、多大な労力・コストを必要としていた。本研究では、細胞内に新しい環境場(人工オルガネラ)を構築し、その内外でタンパク質の取り込みや放出を行うことでタンパク質の活性を可逆的に制御することを目指した。この戦略では、人工オルガネラに取り込んだタンパク質が外部と隔絶されるという原理を利用するため、構造に依存せずさまざまなタンパク質に応用可能である。したがって、汎用性の高い手法になると期待される。具体的な取り組みとして様々なタンパク質ドメインをタンデムにつないだキメラタンパク質を作成した。これらを細胞内に発現させる事により、細胞内に安定的に人工オルガネラを作製を試みた。また、化合物添加や光照射することによって標的タンパク質を可逆的に取り込み・放出するためのスイッチングシステムを導入した。実際に細胞内にこれらのキメラタンパク質を発現させ、蛍光タンパク質を放出できることを顕微鏡観察によって明らかにした。また、シグナル伝達経路の操作も可能であった。
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