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個体・組織での1細胞機能イメージングを可能にする光活性化機能センサータンパク質

Publicly Offered Research

Project AreaCross-talk between moving cells and microenvironment as a basis of emerging order in multicellular systems
Project/Area Number 23111502
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

松田 知己  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (50419206)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Fiscal Year 2012: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2011: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywordsライブセルイメージング / 蛍光タンパク質 / バイオセンサー / 蛍光顕微鏡 / 光操作
Outline of Annual Research Achievements

申請者はこれまでにFRET(蛍光エネルギー移動)を利用したカルシウムイオン濃度センサータンパク質Cameleon YC3.6 を元に光活性化カルシウムイオン濃度センサータンパク質 PA-Cameleon を作製していた。このセンサータンパク質はFRETのエネルギーのドナーであるPA-GFP(光活性化GFP)、エネルギーのアクセプターである色素タンパク質、そしてセンサードメインとしてのカルシウム結合タンパク質Calmodulin-M13 ペプチドから構成されていた。PA-Cameleon は HeLa 細胞内でのカルシウム応答の可視化に成功していたが、神経細胞内で自発的なカルシウム濃度変化等を検知することが出来なかった。そこで、センサー部分をニワトリ骨格筋由来トロポニンCに入れ替えて新たにPA-TNXL を開発し、ラット海馬神経の初代培養細胞内で1細胞レベルの光活性化、細胞内の自発的なカルシウム振動を可視化することに成功した (Matsuda T. et. al. Sci. Rep. 2013)。
さらに、FRETとは異なる原理で光活性化カルシウムイオン濃度センサーを開発した。光刺激によって蛍光波長を変化させることができる蛍光タンパク質 mMaple に円順列変異を導入し、蛍光発色団付近に新たに出来たN末端、C末端にそれぞれM13とカルモジュリンを繋げたコンストラクトを基に、遺伝子改変により新規カルシウムイオンセンサータンパク質 GR-GECO を開発した。GR-GECOは光刺激により緑色から赤色に蛍光色を変化させ、カルシウム濃度上昇に伴い蛍光強度の増大させることができる。本センサーについてもHeLa細胞内とラット海馬神経細胞での光活性化とカルシウムイメージングに成功した (Hoi H., Matusda T. et. al. J. Am. Chem. Soc. 2013)。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Highlighted Ca2+ imaging with a genetically encoded ‘caged’ indicator2013

    • Author(s)
      Matsuda T, Horikawa K, Saito K, Nagai T.
    • Journal Title

      Sci Rep.

      Volume: 3:1398 Issue: 1 Pages: 1-4

    • DOI

      10.1038/srep01398

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improved orange and red Ca2+ indicators and photophysical considerations for optogenetic applications2013

    • Author(s)
      Wu J, Liu L, Matsuda T, Zhao Y, Rebane A, Drobizhev M, Chang Y-F, Araki S, Arai Y, March K, Thomas H, Sagou K, Miyata T, Nagai T, Li W, Campbell R.
    • Journal Title

      ACS Chem Neurosci.

      Volume: 印刷中

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highlightable Ca2+ Indicators for Live Cell Imaging2012

    • Author(s)
      Hoi H, Matsuda T, Nagai T, Campbell RE.
    • Journal Title

      J Am Chem Soc.

      Volume: 135 Issue: 1 Pages: 46-49

    • DOI

      10.1021/ja310184a

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Imaging the dynamics of intracellular protein translocation by photoconversion of phamret-cybr/ROM2011

    • Author(s)
      Yang L.
    • Journal Title

      Journal of Microscopy

      Volume: VOL. 242 Pages: 250-261

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Development of the Photoactivatable Ca2+ Indicator to Visualize Biological Events in Single Arbitrary Cells2013

    • Author(s)
      松田 知己
    • Organizer
      the 23rd CDB Meeting
    • Place of Presentation
      Riken CDB 、神戸市
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] A genetically encoded photoactivatable Ca2+ indicator to visualize Ca2+ dynamics in single arbitrary cells2012

    • Author(s)
      松田 知己
    • Organizer
      12th ECS Meeting
    • Place of Presentation
      Toulouse, France
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Genetically-endoded photoactivatable functional indicator2012

    • Author(s)
      松田 知己
    • Organizer
      第4回光操作研究会
    • Place of Presentation
      自然科学研究機構 岡崎カンファレンスセンター、岡崎市
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Development of the Photoactivatable Calcium Ion Sensor to Visualize Biological Events in Single Arbitrary Cells within Tissue2012

    • Author(s)
      松田 知己
    • Organizer
      第35回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場、福岡市
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Photoactivatable Ca^<2+> Indicator to Visualize Biological Events in Single Arbitrary Cells Within Tissues / Whole Body2011

    • Author(s)
      Tomoki Matsuda
    • Organizer
      Gordon Research Conference, Calcium Signalling
    • Place of Presentation
      Colby College (USA)
    • Year and Date
      2011-06-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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