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PYPタグと長波長発蛍光プローブを用いた蛋白質マルチカラーイメージング技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 14J00755
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 ケミカルバイオロジー
研究機関大阪大学

研究代表者

平山 真也  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード蛋白質 / 蛍光イメージング / 動態解析 / タグ蛋白質 / PYPタグ / 発蛍光プローブ / GLUT4
研究実績の概要

グルコーストランスポーター4 (GLUT4) は、インスリン刺激に応答して、血中グルコースの恒常性を保つ膜蛋白質であり、糖鎖修飾を受ける糖蛋白質でもある。通常、細胞内のGLUT4貯蔵小胞に局在しているGLUT4は、インスリン刺激によるシグナル伝達を経て細胞膜へと移行し、血中グルコースを細胞内に取り込む。GLUT4の動態の異常は二型糖尿病に深く関与することが報告されているが、複合的に生じるトラフィッキングメカニズムについては未だ不明な点が多い。特に、GLUT4動態に対する糖鎖の役割というのは未だ議論されていた。
本研究では、これまでに開発したPYPタグを用いた蛋白質ラベル化技術を応用することにより、GLUT4動態の解明に取り組んだ。細胞膜非透過性の発蛍光プローブとして開発したAT-DNB2は、高い蛍光OFF/ON比と速いラベル化反応速度を有する。このプローブを利用することで、細胞内に存在するGLUT4を標識することなく、細胞膜上に移行してきたGLUT4のみを選択的にリアルタイムにイメージングすることに成功した。
さらに、本ラベル化技術を用いることで、GLUT4動態に対する糖鎖の役割を解明した。AT-DNB2を用いることで、正常のGLUT4及び糖鎖欠失GLUT4ともにインスリン刺激によって細胞膜へ移行する証拠を掴むことに成功した。そして、正常のGLUT4は、膜上に保持される一方で、本来の糖鎖構造を持たないGLUT4は短期間だけ細胞膜に移行し、膜に留まることなくすぐに内在化する様子を捉えることに成功した。以上の結果より、GLUT4の糖鎖が膜局在の維持に関与していることを初めて明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Redesign of Fluorogenic Labeling System to Improve Surface Charges, Brightness, and Binding Kinetics for Imaging Functional Localization of Bromodomains2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Hori, S. Hirayama, M. Sato & K. Kikuchi
    • 雑誌名

      Angewante Chemie International Edition

      巻: 54 号: 48 ページ: 14368-14371

    • DOI

      10.1002/anie.201506935

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 蛍光OFF/ON比を向上させた長波長PYPタグ標識プローブの開発2015

    • 著者名/発表者名
      平山 真也, 堀 雄一郎, 菊地 和也
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学(千葉県・船橋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] PYPタグをラベル化する長波長発蛍光プローブの再設計と蛋白質生細胞イメージングへの応用2014

    • 著者名/発表者名
      平山 真也, 堀 雄一郎, 菊地 和也
    • 学会等名
      第8回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県・岡山市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development of Multicolor Protein Imaging Method Utilizing PYP-tag and its Long-wavelength Fluorescence Probes2014

    • 著者名/発表者名
      Shinya Hirayama, yuichiro Hori, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      Bioorganic Chemistry, Gordon research conference
    • 発表場所
      Proctor Academy(Boston, USA)
    • 年月日
      2014-06-08 – 2014-06-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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