Engineering fast maturing fluorescent proteins as improved reporter genes

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05717
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37010:Bio-related chemistry
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Niino Yusuke 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (10584584)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 蛍光タンパク質 / レポーター遺伝子 / 蛍光イメージング / タンパク質工学

Outline of Final Research Achievements

In this study, I developed a faster maturing variant of the yellow fluorescent protein (YFP) Achilles by finding mutations that accelerate the oxidation process and a fast maturing cyan fluorescent protein (CFP) for the combined use with the Achilles variants. These new YFP and CFP were applied for dual gene expression analysis of single cells by using multicolor imaging and multiparameter flow cytometry. Also, I found the improvement of photostability in the Achilles variants and created a new YFP that is more photostable than the most photostable YFP reported to date.

Free Research Field

バイオイメージング

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

蛍光タンパク質は、遺伝子発現動態を調べるためのレポーター遺伝子として広く用いられているが、発光タンパク質と異なり、二光子励起顕微鏡による三次元的可視化やフローサイトメトリーによるハイスループット解析が可能である一方、発色団の成熟（特に酸化反応）に時間がかかるため、レポーターとしては追従性の低さが欠点となる。本研究では、酸化反応に特化した開発により早熟YFPをさらに早熟化し、また、組み合わせて利用可能な早熟CFPを新たに創出できた。より多種の遺伝子発現を同一細胞内で同時検出する展開が望まれるが、今後、本研究の開発スキームを活かした早熟蛍光タンパク質のさらなる多色化が期待できる。