Development of channelrhodopsin for infrared control of cells

• Project/Area Number: 19K21848
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 今元 泰 京都大学, 理学研究科, 准教授 (80263200)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: レチナールアナログ / 共役二重結合 / オプシンシフト / オプトジェネティクス / 光操作

Outline of Research at the Start

生物は情報源やエネルギー源として可視光を用いているが、可視光は組織透過率が低く、細胞に損傷を与える可能性があるため、赤外線を用いる方が望ましい。実在の生物が赤外線を利用しない理由として、赤外光の光子が持つエネルギーが弱いため、細胞の機能性分子である蛋白質を駆動することが出来ない可能性が考えられる。そこで本研究では、細胞操作の蛋白質ツールとして広く用いられているチャネルロドプシンを、人工の化合物の助けをかりて赤外線リモコンに用いられている赤外線LEDで駆動することができるかどうかの実証実験を行う。