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2008 Fiscal Year Annual Research Report

光スイッチングバイオセンサーの開発

Research Project

Project/Area Number 20657029
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

永井 健治  Hokkaido University, 電子科学研究所, 教授 (20311350)

Keywords生体分子 / 光スイッチング / 可視化 / FRET / 顕微鏡
Research Abstract

本研究は、光照射によって、蛍光のオン・オフをスイッチングすることが可能な生理機能センサータンパク質を開発することで、生きた細胞内や個体内の特異的な部位における生理機能を高感度に観察する手法を構築することを目的とする。本年度は高効率FRETに基づく光スイッチングが可能なCa2+指示薬PC-cameleonの作成を行った。PC-cameleonはECFP(シアン色蛍光タンパク質)とVenus(黄色蛍光タンパク質変異体)間のFRETに基づくCa2+センサータンパク質、Yellow Came leon3.60のECFPとVenusをそれぞれDronpa(光スイッチング型緑色蛍光タンパク質)とRFPに置換することで作成した。エネルギードナーとなるDronpaは紫(外)光照射により活性化され、緑色蛍光タンパク質として機能し、青色光によって蛍光機能がオフになる蛍米タンパク質である。従って.PC-cameleonは紫外光を照射する前はドナー分子が存在しないため、ドナーを励起する光を照射しても蛍光が観察されず、紫外光照射によって初めて蛍光性を獲得し、FRET指示薬として機能すると考えられる。ところが、蛍光がOn状態のDronpaは観察のための励起光と蛍光をOffにする誘導光に同じ青色光を使用するため、観察時の励起光によってDronpaが次第にOff状態になっていき、蛍光が弱くなっていってしまうことが分かった。そこで、この問題を解決するため、Dronpaに対し部位特異的遺伝子変異導入を行い、光スイッチング効率を最適化した、つまり青色光照射によって容易に蛍光がオフ状態になりにくい変異体のスクリーニングを試みた。しかしながら、現時点で理想的な変異体は得られていない。

  • Research Products

    (24 results)

All 2009 2008 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (13 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 光スイッチング蛍光タンパク質を用いた超解像観察法2009

    • Author(s)
      永井健治
    • Journal Title

      分光研究 58

      Pages: 7-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An ultramarine fluorescent protein with increased photostability and pH insensitivity2009

    • Author(s)
      Tomosugi W., Matsuda T, Tani T, Nemoto T, Kotera I, Saito K, Horikawa K, Nagai T
    • Journal Title

      Nature Methods (印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Two-photon excitation behavior of thiophene-based oligomeres and a polymer. n press, 20082009

    • Author(s)
      Yamamoto T, Kumagai A, Saito K & Nagai T.
    • Journal Title

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9

      Pages: 670-672

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 蛍光プローブ開発秘話-Pericam-2009

    • Author(s)
      永井健治
    • Journal Title

      蛋白質核酸酵素 54

      Pages: 86-92

  • [Journal Article] A mercury arc lamp-based multi-color confocal real time imaging system for cellular structure and function2008

    • Author(s)
      Saito K, Kobayashi K, Tani T, Nagai T
    • Journal Title

      Cell Structure Function 33

      Pages: 133-141

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A high-throughput and single-tube recombination of crude PCR products using a DNA polymerase inhibitor and type IIS restriction enzyme. 137 : 1-7, 20082008

    • Author(s)
      Kotera I, Nagai T
    • Journal Title

      Journal of Biotechnology 137

      Pages: 1-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cell-cycle-specific nestin expression coordinates with morphological changes in embryonic cortical neural progenitors. 121 : 1204-1212, 20082008

    • Author(s)
      Sunabori T, Tokunaga A, Nagai T, Sawamoto K, Okabe M, Miyawaki A, Matsuzaki Y, Miyata T & Okano H.
    • Journal Title

      Journal of Cell Sciince 121

      Pages: 1204-1212

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 光変換蛍光タンパク質を用いた生体分子の動態解析法2008

    • Author(s)
      永井健治、松田知己
    • Journal Title

      実験医学 26

      Pages: 156-162

  • [Journal Article] 新規の光変換蛍光蛋白質プローブを用いた生体イメージングと動態解析2008

    • Author(s)
      松田知己、永井健治
    • Journal Title

      蛋白質核酸酵素 53

      Pages: 1858-1864

  • [Journal Article] 光活性化・光変換蛍光タンパク質を用いたタンパク質動態解析2008

    • Author(s)
      松田知己、永井健治
    • Journal Title

      バイオインダストリー 25

      Pages: 21-26

  • [Presentation] 改変蛍光タンパク質を利用した生理機能の可視化2009

    • Author(s)
      永井健治
    • Organizer
      日本学術振興会「未踏・ナノデバイステクノロジー」第151委員会研究会「ナノ計測の先端共用施設利用とナノ時空研究の一側面」
    • Place of Presentation
      物質・材料研究機構、つくば
    • Year and Date
      2009-01-31
  • [Presentation] GFPを巧妙に用いた分子機能・動態の可視化2009

    • Author(s)
      永井健治
    • Organizer
      京都府立医科大学研究開発センター第8回学術講演会
    • Place of Presentation
      京都府立医科大学、京都
    • Year and Date
      2009-01-21
  • [Presentation] Deciphering enigma of biological function by a genetically-encoded molecular spy2009

    • Author(s)
      Takeharu Nagai
    • Organizer
      The 4^<th> LSW symposium
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2009-01-09
  • [Presentation] Engineering fluorescent proteins to visualize and manipulate biological functions2008

    • Author(s)
      Takeharu. Nagai
    • Organizer
      The 11^<th> Japan and America Frontier of Science
    • Place of Presentation
      Beckman center, Irvine, USA
    • Year and Date
      2008-12-05
  • [Presentation] Engineering fluorescent proteins-to visualize biological functions2008

    • Author(s)
      Takeharu Nagai
    • Organizer
      The 8^<th> Japan and America Frontier of Engineering
    • Place of Presentation
      Kobe convention center, Kobe
    • Year and Date
      2008-11-17
  • [Presentation] 蛍光タンパク質を巧妙に用いた分子機能・動態の可視化2008

    • Author(s)
      永井健治
    • Organizer
      日本薬学会関東支部第33回学術講演会
    • Place of Presentation
      長井記念館、東京
    • Year and Date
      2008-11-01
  • [Presentation] Imagaing biological functions by using FRET-based sensor proteins2008

    • Author(s)
      Takeharu Nagai
    • Organizer
      ICCB2008
    • Place of Presentation
      COEX, Seoul, Korea
    • Year and Date
      2008-10-10
  • [Presentation] Engineering fluorescent and bioluminescent proteins to visualize biological functions2008

    • Author(s)
      Takeharu Nagai
    • Organizer
      NEWroscience2008
    • Place of Presentation
      de Sao Paulo university, Brazil
    • Year and Date
      2008-09-08
  • [Presentation] Engineering fluorescent and bioluminescent proteins to visualize biological functions2008

    • Author(s)
      Takeharu Nagai
    • Organizer
      IBRO (I Neurolatam)
    • Place of Presentation
      Buzios, Brazil
    • Year and Date
      2008-09-03
  • [Presentation] 改変蛍光タンパク質によるタンパク質機能・動態のリアルタイム可視化2008

    • Author(s)
      永井健治
    • Organizer
      岩手医科大学先端医療研究センター公開シンポジウム「バイオイメージングと分子生物学による脳・血管解明一健康増進に向けた最先端研究」
    • Place of Presentation
      岩手県医師会館ホール、盛岡
    • Year and Date
      2008-07-19
  • [Presentation] Direct measurement of protein dynamics in single living cells using a rationally designed photoconvertible fluorescent protein2008

    • Author(s)
      永井健治
    • Organizer
      第60回日本細胞生物学会大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜、横浜
    • Year and Date
      2008-06-29
  • [Presentation] Direct measurement of protein dynamics in living cells using a rationally designed photoconvertible fluorescent protein2008

    • Author(s)
      Takeharu Nagai
    • Organizer
      NIPS-JST international workshop
    • Place of Presentation
      Okazaki conference center, Okazaki
    • Year and Date
      2008-04-18
  • [Presentation] Development of a fluorescent protein with deep blue color2008

    • Author(s)
      Takeharu Nagai
    • Organizer
      FOM2008
    • Place of Presentation
      Awaji Yume Butai, Osaka
    • Year and Date
      2008-04-14
  • [Remarks]

    • URL

      http://nano.es.hokudai.ac.jp/

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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