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多基質・多酵素の共進化で実現する人工多色生物発光システムのバリエーション増加

研究課題

研究課題/領域番号 18K14361
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分37030:ケミカルバイオロジー関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

岩野 智  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (10734832)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード生物発光 / 直交性 / 基質 / 酵素 / イメージング / ケミカルバイオロジー / タンパク質工学 / ホタル
研究成果の概要

ホタル生物発光反応に基づく同時使用可能なマルチカラー人工生物発光反応の開発を目指し,研究を行った.結果,直交する青色基質/青用酵素と赤色基質/赤用酵素という2つのペアの開発に成功し,培養細胞を利用した2色の発光イメージングに成功した.観察の結果,培養細胞レベルでも,使用可能な明るさで,かつ,独立して利用できることから,実用性の高い技術の基盤となるであろう.現在,緑色基質に対応した緑用酵素の開発を進めている.

研究成果の学術的意義や社会的意義

生物発光イメージング技術開発が行われているが,一つの課題として,同時利用可能な生物発光システムが少ないことがある.自然界に存在する発光生物の発光メカニズム解明から実用に至るプロセスには膨大な時間を必要とする.そのため生物発光システムのバリエーションが短期間で増加するというのは考えにくい.
本研究でホタルルシフェリンの構造改変により,開発したルシフェリンアナログライブラリに対し,特異性を高めた酵素変異体を作製し,直交する生物発光反応を人工的に創出する事ができた.今後,人工基質/人工酵素のペアをどんどん創出する事で,生物発光システムのバリエーションを飛躍的に増加させるという方向性を示すことができた.

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Development of near‐infrared firefly luciferin analogue reacted with wild‐type and mutant luciferases2020

    • 著者名/発表者名
      Kitada Nobuo、Saito Ryohei、Obata Rika、Iwano Satoshi、Karube Kazuma、Miyawaki Atsushi、Hirano Takashi、Maki Shojiro A.
    • 雑誌名

      Chirality

      巻: 32 号: 7 ページ: 922-931

    • DOI

      10.1002/chir.23236

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ライフサイエンス指向のホタル発光進化研究-高感度in vivo生物発光イメージング技術AkaBLI-2019

    • 著者名/発表者名
      岩野 智 , 牧 昌次郎 , 宮脇 敦史
    • 雑誌名

      生体の科学

      巻: 70 ページ: 244-251

    • NAID

      40021936801

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] 動物にやさしいin vivo発光イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      岩野 智 , 牧 昌次郎 , 宮脇 敦史
    • 雑誌名

      実験医学 別冊 発光イメージング実験ガイド

      巻: 別冊 ページ: 182-187

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis and luminescence properties of near-infrared N-heterocyclic luciferin analogues for in vivo optical imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Saito, Takahiro Kuchimaru, Shoko Higashi, Shijia W. Lu, Masahiro Kiyama, Satoshi Iwano, Rika Obata, Takashi Hirano, Shinae Kizaka-Kondoh, Shojiro A. Maki
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 92 号: 3 ページ: 608-618

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180350

    • NAID

      130007612635

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] in vivo生物発光イメージングのすゝめ2018

    • 著者名/発表者名
      岩野 智,牧 昌次郎,宮脇 敦史
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: Vol. 36, No. 19 ページ: 3273-3281

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 生命科学研究を志向してホタル生物発光反応を進化させる2019

    • 著者名/発表者名
      岩野 智
    • 学会等名
      生物発光化学発光研究会 第35回学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生命科学研究を志向してホタル生物発光反応を進化させる2019

    • 著者名/発表者名
      岩野 智
    • 学会等名
      第92回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生命科学研究を志向してホタル生物発光反応を進化させる2019

    • 著者名/発表者名
      岩野 智
    • 学会等名
      細菌学若手コロッセウム in YAMAGATA
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AkaBLI: An innovative technology for in vivo bioluminescence imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Iwano, Shojiro Maki, Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      第71回日本細胞生物学会大会・第19回日本蛋白質科学会年会 合同年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] in vivo生物発光イメージングの新技術AkaBLI2019

    • 著者名/発表者名
      岩野 智
    • 学会等名
      第29回日本サイトメトリー学会学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生命科学研究を志向してホタル生物発光反応を進化させる2019

    • 著者名/発表者名
      岩野 智
    • 学会等名
      第26回農芸化学Frontiersシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AkaBLI: An all-engineered bioluminescence system for highly sensitive in vivo imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Iwano
    • 学会等名
      The 99th Annual Meeting of Chemical Society of Japan/Asian International Synposium
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高輝度人工生物発光システムの開発とin vivo生体機能イメージングへの展開2018

    • 著者名/発表者名
      岩野 智,牧 昌次郎,宮脇 敦史
    • 学会等名
      第21回酸素ダイナミクス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] in vivo生物発光イメージングを革新する新技術AkaBLI2018

    • 著者名/発表者名
      岩野 智,牧 昌次郎,宮脇 敦史
    • 学会等名
      文部科学省新学術領域研究「先端モデル動物支援プラットフォーム」平成30年度 若手支援技術講習会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 脳の深部を非侵襲的に観察できる人工生物発光システムAkaBLI

    • URL

      https://www.riken.jp/press/2018/20180223_1/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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