立体構造情報を利用した高輝度蛍光タンパク質の合理的なデザイン法の開発

• 研究課題/領域番号: 21687007
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 大阪大学 (2011-2013); 北海道大学 (2009-2010)
• 研究代表者: 松田 知己 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50419206)
• 研究期間 (年度): 2009-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 27,560千円 (直接経費: 21,200千円、間接経費: 6,360千円); 2012年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2011年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2010年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2009年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
• キーワード: 蛍光タンパク質 / 構造生物学 / タンパク質工学 / 分子シュミレーション / 構造生物 / 分子シミュレーション

研究概要

蛍光タンパク質は生物学研究において欠かせないツールとして用いられているが、その蛍光強度の増強はランダムな変異導入によって行われており効率化が求められてきた。本研究では、ランダム変異導入により蛍光強度を増強させた蛍光タンパク質の各中間変異体の立体構造を決定し、それらを比較することにより蛍光タンパク質改良の指針となる構造的特徴を見出した。蛍光強度の増強された変異体では、蛍光発色団の平面性の向上が見られ、主鎖のβストランドはより蛍光発色団に近づいて安定化に寄与していた。今後、現在構築中の計算機シミュレーションによる分子モデリングの系を用いた高輝度蛍光タンパク質の合理的なデザイン法の確立が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Optical control of the Ca2+ concentration in a live specimen with a genetically encoded Ca2+-releasing molecular tool. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukuda N, Matsuda T, Nagai T.
  • 雑誌名: ACS chemical biology 巻: 9 号: 5 ページ: 1197-1203
  • DOI: 10.1021/cb400849n
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 光スイッチング機能プローブで挑む細胞の個性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松田 知己, 永井 健治
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 65巻 ページ: 101-106
  • URL: http://medicalfinder.jp/ejournal/2425101587.html
• [雑誌論文] Optical Control of the Ca2+ Concentration in a Live Specimen with a Genetically Encoded Ca2+-Releasing Molecular Tool (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukuda N., Matsuda T.
  • 雑誌名: ACS Chemical Biology 巻: online ahead of print
  • 査読あり
• [雑誌論文] SuperNova, a monomeric photosensitizing fluorescent protein for chromophore-assisted light inactivation (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Takemoto (1), T. Matsuda (2)., 他12名
  • 雑誌名: Sci. Rep 巻: 3巻 号: 1 ページ: 2629-2629
  • DOI: 10.1038/srep02629
  • NAID: 120006995014
  • 査読あり
• [雑誌論文] SuperNova, a monomeric photosensitizing fluorescent protein for chromophore-assisted light inactivation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Takemoto K., Matsuda T.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 / 2629
  • NAID: 120006995014
  • 査読あり
• [雑誌論文] 蛍光スイッチングイメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 松田 知己
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 91 ページ: 585-585
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescence imaging of potassium ions in living cells using a fluorescent probe based on a thrombin binding aptamer-peptide conjugate (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Ohtsuka (1), T. Matsuda (6)., 他6名
  • 雑誌名: Chem. Comm 巻: 48巻 号: 39 ページ: 4740-4742
  • DOI: 10.1039/c2cc30536d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spontaneous Network Activity Visualized by Ultra-sensitive Ca^2+ Indicators, Yellow cameloen-Nano (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Horikawa (1), T. Matsuda (3)., 他8名
  • 雑誌名: Chem. Comm 巻: 7巻 号: 9 ページ: 729-732
  • DOI: 10.1038/nmeth.1488
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spontaneous network activity visualized by ultrasensitive Ca^<2+> indicators, yellow Cameleon-Nano (2010)
  • 著者名/発表者名: Horikawa K.
  • 雑誌名: Nature Methods 巻: VoL/7 ページ: 729-732
  • 査読あり
• [学会発表] 蛍光タンパク質プローブによる生理機能イメージングと操作 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松田 知己
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会第39回討論
  • 発表場所: 静岡県コンベンションアーツセンター(静岡県)
  • 年月日: 2013-12-18
  • 招待講演
• [学会発表] Beyond the diffraction limit with an advanced photoswitching fluorescent protein (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda
  • 学会等名: International Symposium on Morphological Science XXIII IMSM 2013
  • 発表場所: Toki Messe Niigata Convention Center (Niigata)
  • 年月日: 2013-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Structural analysis of ultramarine fluorescent protein Sirius (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda
  • 学会等名: Biophysical Society 57th Annual Meeting
  • 発表場所: Pennsylvania Convention Center (Philadelphia, USA)
  • 年月日: 2013-02-03
• [学会発表] 蛍光タンパク質プローブによる生理機能イメージングと操作 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松田 知己
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会第39回討論
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2011-06-07
• [学会発表] 群青色蛍光タンパク質SiriusのX線結晶構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松田知己
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2011-06-07
• [学会発表] 群青色蛍光タンパク質SiriusのX線結晶構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松田 知己
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: ホテル神戸ポートアイランド(神戸市)
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] 群青色蛍光タンパク質SiriusのX線結晶構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松田知己
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(神戸市)
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] 生体組織内の任意の細胞でのCa^2+イメージングを可能にする光活性化指示薬の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松田 知己
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌市)
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] 生体組織内の任意の細胞でのCa^<2+>イメージングを可能にする光活性化指示薬の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松田知己
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌市)
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] Direct measurement of protein dynamics in single living cells using a photoconvertible fluorescent protein Phamret (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda
  • 発表場所: Jenelia farm/HHMI(Ashburn, USA)
  • 年月日: 2009-11-02
• [学会発表] Direct measurement of protein dynamics in single living cells using a photoconvertible fluorescent protein Phamret (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Matsuda, Atsushi Miyawaki, Takeharu Nagai
  • 学会等名: Fluorescent proteins and biological sensors II
  • 発表場所: Jenelia farm/HHMI、Ashburn(USA)
  • 年月日: 2009-11-02
• [学会発表] Structural analysis of ultramarine fluorescent protein Sirius
  • 著者名/発表者名: Matsuda T.
  • 学会等名: Biophysical Society 57th Annual Meeting
  • 発表場所: Pennsylvania Convention Center, Philadelphia, USA
• [学会発表] Beyond the diffraction limit with an advanced photoswitching fluorescent protein
  • 著者名/発表者名: Matsuda T.
  • 学会等名: International Symposium on Morphological Science, XXIII IMSM 2013
  • 発表場所: Toki Messe Niigata Convention Center, Niigata, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] 蛍光タンパク質プローブによる生理機能イメージングと操作
  • 著者名/発表者名: 松田 知己
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会第39回討論会
  • 発表場所: 静岡県コンベンションアーツセンター（静岡県）
  • 招待講演
• [学会発表] Genetically-endoded photoactivatable functional indicator
  • 著者名/発表者名: 松田知己
  • 学会等名: 第4回光操作研究会
  • 発表場所: 自然科学研究機構 岡崎カンファレンスセンター（愛知県）
  • 招待講演
• [学会発表] Development of the photoactivatable Ca2+ indicator to visualize biological events in single arbitrary cells
  • 著者名/発表者名: Matsuda T.
  • 学会等名: 12th Symposium of the European Calcium Society
  • 発表場所: Hotel-Dieu Saint Jacques, Toulouse, France
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/bse/research_101205_1.html
• [備考] 発光・蛍光タンパク質プローブの開発、群青色蛍光タンパク質 (シリウス) の開発
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/bse/research_101205_1.html