新規発光型ATPバイオセンサーによる光合成生物内ATP動態の定量的解析

• 研究課題/領域番号: 16K14709
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 今村 博臣 京都大学, 生命科学研究科, 准教授 (20422545)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 生物発光 / BRET / イメージング / 光合成 / ATP / ライブイメージング / エネルギー代謝

研究成果の概要

新規BRET型ATPバイオセンサーであるBTeamを開発した。BTeamはATPに特異的に反応し、 37°Cにおいては約0.5-6.0 mMの範囲のATP濃度をBRET効率の違いとして検出することが可能であった。BTeamを発現させた培養動物細胞のBRET効率を測定することで、生きた細胞のATP濃度を極めて高い定量性で経時的に測定できることが示された。また、ゼブラフィッシュを用い、個体レベルでATP濃度を測定できることが示された。現在、BTeamを発現する植物個体を構築中である。

研究成果

• [雑誌論文] General anesthetics cause mitochondrial dysfunction and reduction of intracellular ATP levels. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kishikawa JI, Inoue Y, Fujikawa M, Nishimura K, Nakanishi A, Tanabe T, Imamura H, Yokoyama K.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 13 号: 1 ページ: e0190213-e0190213
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0190213
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of mitochondrial function in human induced pluripotent stem cells from patients with mitochondrial diabetes due to the A3243G mutation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsubara M, Kanda H, Imamura H, Inoue M, Noguchi M, Hosoda K, Kakizuka A, Nakao K.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 949-949
  • DOI: 10.1038/s41598-018-19264-7
  • NAID: 120006502575
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Transient Rise in Free Mg 2+ Ions Released from ATP-Mg Hydrolysis Contributes to Mitotic Chromosome Condensation (2018)
  • 著者名/発表者名: Maeshima Kazuhiro、Matsuda Tomoki、Shindo Yutaka、Imamura Hiromi、Tamura Sachiko、Imai Ryosuke、Kawakami Syoji、Nagashima Ryosuke、Soga Tomoyoshi、Noji Hiroyuki、Oka Kotaro、Nagai Takeharu
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 28 号: 3 ページ: 444-451
  • DOI: 10.1016/j.cub.2017.12.035
  • NAID: 120006380520
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Human AK2 links intracellular bioenergetic redistribution to the fate of hematopoietic progenitors (2018)
  • 著者名/発表者名: Oshima Koichi、Watanabe Akira、Nakahata Tatsutoshi、Saito Megumu K. et al.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 497 号: 2 ページ: 719-725
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.02.139
  • NAID: 120006466601
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Monitoring ATP dynamics in electrically active white matter tracts. (2017)
  • 著者名/発表者名: Trevisiol A, Saab AS, Winkler U, Marx G, Imamura H, Moebius W, Kusch K, Nave KA, Hirrlinger J.
  • 雑誌名: eLife 巻: 6
  • DOI: 10.7554/elife.24241
  • NAID: 120006318886
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cell competition with normal epithelial cells promotes apical extrusion of transformed cells through metabolic changes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Kon, et al.
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 530-541
  • DOI: 10.1038/ncb3509
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] RLR-mediated antiviral innate immunity requires oxidative phosphorylation activity (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshizumi T, Imamura H, Taku T, Kuroki T, Kawaguchi A, Ishikawa K, Nakada K, Koshiba T
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 5379-5379
  • DOI: 10.1038/s41598-017-05808-w
  • NAID: 120007128833
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ATP Maintenance via Two Types of ATP Regulators Mitigates Pathological Phenotypes in Mouse Models of Parkinson's Disease (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakano Masaki、Imamura Hiromi、Sasaoka Norio、Yamamoto Masamichi、Uemura Norihito、Shudo Toshiyuki、Fuchigami Tomohiro、Takahashi Ryosuke、Kakizuka Akira
  • 雑誌名: EBioMedicine 巻: 22 ページ: 225-241
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2017.07.024
  • NAID: 120006338063
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fusion protein analysis reveals the precise regulation between Hsp70 and Hsp100 during protein disaggregation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi S, Nakazaki Y, Kagii K, Imamura H, Watanabe YH.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 8648-8648
  • DOI: 10.1038/s41598-017-08917-8
  • NAID: 120006364083
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Visualization of long-term Mg2+ dynamics in apoptotic cells using a novel targetable fluorescent probe (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsui Y, Funato Y, Imamura H, Miki H, Mizukami S, Kikuchi K
  • 雑誌名: Chem Sci. 巻: 8 号: 12 ページ: 8255-8264
  • DOI: 10.1039/c7sc03954a
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distinct intracellular Ca2+ dynamics regulate apical constriction and differentially contribute to neural tube closure. (2017)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Sato, M., Koyama, H., Hara, Y., Hayashi, K., Yasue, N., Imamura, H., Fujimori, T., Nagai, T., Campbell, RE., Ueno, N.
  • 雑誌名: Development. 巻: 144 号: 7 ページ: 1307-1316
  • DOI: 10.1242/dev.141952
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mitochondrial dysfunction induces dendritic loss via eIF2α phosphorylation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Taiichi Tsuyama, Asako Tsubouch, Tadao Usui, Hiromi Imamura, and Tadashi Uemura.
  • 雑誌名: The Journal of Cell Biology 巻: 216(3) 号: 3 ページ: 815-834
  • DOI: 10.1083/jcb.201604065
  • NAID: 120006360787
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Application of FRET-Based Biosensor "ATeam" for Visualization of ATP Levels in the Mitochondrial Matrix of Living Mammalian Cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshida T, Alfaqaan S, Sasaoka N, Imamura H
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1567 ページ: 231-243
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-6824-4_14
  • ISBN: 9781493968220, 9781493968244
  • 査読あり
• [雑誌論文] BTeam, a Novel BRET-based Biosensor for the Accurate Quantification of ATP Concentration within Living Cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshida T, Kakizuka A, Imamura H.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 39618-39618
  • DOI: 10.1038/srep39618
  • NAID: 120005947215
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] アポトーシスにおける細胞内ATPダイナミクスのイメージング (2017)
  • 著者名/発表者名: 今村博臣
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松
  • 年月日: 2017-03-29
  • 招待講演
• [学会発表] 分岐鎖アミノ酸に対するFRET型蛍光バイオセンサーの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋世菜、垣塚彰、今村博臣
  • 学会等名: 日本農芸化学会2017年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] 蛍光バイオセンサーを用いた生細胞内可視化技術 (2017)
  • 著者名/発表者名: 今村博臣
  • 学会等名: 日本農芸化学会2017年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 2017-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] Imaging of intracellular ATP level revealed pannexin1-mediated programmed ATP decrease in apoptosis (2017)
  • 著者名/発表者名: Imamura H, Sakamoto S, Yoshida T, Kakizuka A
  • 学会等名: 19th International Union for Pure and Applied Biophysics Congress / 11th European Biophysics Congress
  • 国際学会
• [学会発表] FRET型ATPセンサーを用いたショウジョウバエ神経細胞におけるATPの濃度と消費速度の可視化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 津山泰一、坪内朝子、碓井理夫、今村博臣、上村匡
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第４３回討論会
• [学会発表] ルシフェラーゼ断片の相補的再構成を用いた新規発光ATPバイオセンサーの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松岡篤志、垣塚彰、今村博臣
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第４３回討論会
• [学会発表] ツメガエル卵細胞におけるATPの役割の検証 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井尻貴之、岸川淳一、今村博臣、上野秀一、岩尾康宏、横山謙、佐藤賢一
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第４３回討論会
• [学会発表] FRET型蛍光バイオセンサーを用いたミトコンドリア分岐鎖アミノ酸輸送体の探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中嶋瞳、吉田有希、垣塚彰、今村博臣
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第４３回討論会
• [学会発表] 分岐鎖アミノ酸蛍光バイオセンサーの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田有希、今村博臣
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第４３回討論会
• [学会発表] MPTPパーキンソン病モデルにおけるATP制御薬の発症緩和効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中野将希、今村博臣、笹岡紀男、山本正道、上村紀仁、首藤敏之、渕上智弘、高橋良輔、垣塚彰
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第４３回討論会
• [学会発表] 出芽酵母の細胞内ATP濃度変動を制御する仕組み (2017)
  • 著者名/発表者名: 高稲正勝、今村博臣、吉田知史
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第４３回討論会
• [学会発表] 新規発光型ATPバイオセンサーの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田有希、今村博臣
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第42回討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2016-12-19
• [学会発表] ATP imaging revealed a mechanism of intracellular ATP changes during apoptosis (2016)
  • 著者名/発表者名: 今村博臣
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2016-11-27
• [学会発表] Molecular mechanism underlying intracellular ATP changes during apoptosis (2016)
  • 著者名/発表者名: Imamura H, Sakamoto S, Yoshida T, Kakizuka A
  • 学会等名: European Bioenergetics Conference 2016
  • 発表場所: Riva del Garda, Italy
  • 年月日: 2016-07-02
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a new BRET-based ATP indicator for quantitative intracellular ATP assay (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshida T, Kakizuka A, Imamura H
  • 学会等名: European Bioenergetics Conference 2016
  • 発表場所: Riva del Garda, Italy
  • 年月日: 2016-07-02
  • 国際学会
• [学会発表] 生細胞ATPイメージングから酸素とATPの関係を探る (2016)
  • 著者名/発表者名: 今村博臣
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2016-06-07
  • 招待講演