| 研究課題/領域番号 |
20H03221
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43040:生物物理学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
今村 博臣 京都大学, 生命科学研究科, 准教授 (20422545)
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| 研究分担者 |
今田 勝巳 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (40346143)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
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| キーワード | 蛍光タンパク質 / イメージング / X線結晶構造解析 / タンパク質工学 / 試験管内分子進化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
個体・組織レベルでの生命現象を理解するために、生体深部のイメージングに適した赤色以上の長波長蛍光を発する、明るく安定な蛍光タンパク質の開発が強く求められている。しかし、既存の赤色蛍光タンパク質（RFP）はお互いのアミノ酸配列がよく似ているため、新しい長波長蛍光タンパク質を開発するための自由度は限られている。そこで、本研究では既存のRFPとはアミノ酸配列の類似性が低い緑色蛍光タンパク質（GFP）のアミノ酸配列を改変することにより新しいRFPを創り出す。並行して、RFPにおいて赤色の蛍光団が形成するために本質的に重要なアミノ酸残基の立体配置についての知見を得る。
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| 研究成果の概要 |
タンパク質工学によって、天然の緑色蛍光タンパク質（GFP）を赤色蛍光タンパク質（RFP）へと人工的に変換することに初めて成功した。GFPとRFPは異なる構造の発色団を自己触媒的に作り出すが、変換前と変換後の立体構造を詳細に比較することで、RFP発色団が形成されるために重要だと考えられる構造上の要素が明らかとなった。今回GFPから開発したRFPは既存のRFPの中でも最高クラスの量子収率を持っており、GFPからの人工的な変換が新たな高輝度RFPを開発する有力な手法となりうることが示された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、不可能と思われていた緑色の蛍光タンパク質を赤色に変えることが可能であることを実証した。今回開発したRFPは、明るい蛍光を発するGFP並みの量子効率をもつものの励起光の吸収効率が悪いため、まだ明るさが十分とはいえない。一方で、今回の研究により赤色発色団を形成するために重要な発色団周囲の環境が明らかになった。本研究は、天然に広範に存在するGFPからのRFPの創成に道を開くもので、明るく高性能なRFPの開発を一気に加速させる成果である。このようなRFPを用いれば、現在は難しい組織や臓器内といった生体深部のイメージングが可能になり、医学・生物学研究の進展に大きく寄与すると考えられる。
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