2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of optogenetic tools for manipulation of cellular function by genetically encoded PhyB-PIF system
Publicly Offered Research
| Project Area | Resonance Biology for Innovative Bioimaging |
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| Project/Area Number |
18H04754
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| Research Institution | Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
青木 一洋 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 教授 (80511427)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光遺伝学 / optogenetics / Phytochrome / ERK |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、神経活動だけでなく細胞内シグナル伝達系に見られる翻訳後修飾反応においても、光遺伝学的による操作が可能となってきた。光誘導性二量体化（LID）システムであるCRY2-CIB系やLOV系などを使ったシグナル伝達系の操作が広く用いられているが、GFPの励起光と重なる青色光を使うことや解離に時間がかかるという問題点があった。一方、PhyB-PIF系を用いたLIDシステムは、他のものと異なり赤色光を使い、かつ結合と解離を誘導できるユニークな性質を持つ。しかし、PhyB-PIF系は補因子であるフィコシアノビリンPCBの精製と添加が必要で、この制約によりPhyB-PIF系が培養細胞系のみにしか適応されないという障害があった。本研究は、前回の公募研究で得られた結果をさらに発展し、「遺伝子にコードされたPhyB-PIF系によるシグナル伝達の光操作システムの開発と応用」を目的とする。
昨年度に引き続き、本年度は、1.哺乳類培養細胞内PCB合成系の改良、2.分裂酵母や線虫におけるPCB合成系の導入とPhyB-PIF系による光操作、の２点を進めた。1に関しては、PcyAとHO1のキメラタンパク質を作ったところ、PCBの合成が起こることが確認された。これによりP2Aペプチドとミトコンドリア標的シグナルMTSを１つずつ減らした改良版のPCB合成系を作製した。２に関しては、分裂酵母を用いて、CDK1の制御、およびスピンドルアセンブリーチェックポイントの光制御に成功している。線虫においてもPCB合成の確認と、PhyB-PIFの光依存的な局在変化を確認している。現在、ERK経路を操作し、表現型を光で制御することを検討している。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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