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蛍光性温度プローブタンパク質の開発と生物への応用

公募研究

研究領域温度を基軸とした生命現象の統合的理解
研究課題/領域番号 16H01390
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関大阪大学

研究代表者

中野 雅裕  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (30467617)

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 *注記
9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2016年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワード細胞内温度 / 蛍光タンパク質 / イメージング / 温度 / バイオイメージング / 温度イメージング
研究実績の概要

遺伝子にコードされた温度プローブタンパク質を開発するために、最初に我々はこれまで開発されている蛍光タンパク質の蛍光強度の温度依存性を測定した。その結果、蛍光タンパク質によって蛍光強度の温度依存性が異なることが分かった。測定した蛍光タンパク質の中で最も温度依存性が大きい蛍光タンパク質Siriusと小さい蛍光タンパク質mT-Sapphireの精製タンパク質溶液を等モルで混ぜ、5℃から50℃まで溶液の温度を変えて蛍光スペクトルを測定し、2つの蛍光強度比(レシオ)の温度依存性を測定したところ、レシオ値が温度によって変化することが分かった。そして、我々はこのSiriusとmT-Sapphireを組み合わせた温度測定系をgTEMP(genetically encoded ratiometric fluorescent TEMPerature indicator)と名付けた。次にgTEMPを培養細胞に発現させ、細胞内でのgTEMPの有用性を検証した。細胞を培養している培地の温度を35℃から40℃へ徐々に上昇させたところ、gTEMPのレシオ値が温度によって上昇することが確認できた。また、波長1,462 nmの赤外レーザーを細胞に照射したときの細胞内温度変化を約50ミリ秒の時間分解能でイメージングすることにも成功した。さらに、これまでの細胞内温度測定の研究で報告されている細胞の核が細胞質に比べて温度が高いことや、ミトコンドリア内膜のプロトン濃度勾配の脱共役剤を添加した時のミトコンドリア内の温度上昇についてもgTEMPを用いて観測できた。最後にgTEMPを用いたin vivo温度イメージングが可能であることを示すために、メダカ初期胚の発生過程の温度観察にも挑戦した。メダカ受精卵にgTEMPのmRNAをインジェクションすることで、その1日後から約15時間にわたる温度イメージングに成功した。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Thermometers for monitoring cellular temperature2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Nakano, Takeharu Nagai
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews

      巻: 30 ページ: 2-9

    • DOI

      10.1016/j.jphotochemrev.2016.12.001

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Genetically encoded ratiometric fluorescent thermometer with wide range and rapid response2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Nakano, Yoshiyuki Arai, Ippei Kotera, Kohki Okabe, Yasuhiro Kamei, Takeharu Nagai
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: - 号: 2 ページ: e0172344-e0172344

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0172344

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 蛍光性温度プローブタンパク質の開発と生物への応用2018

    • 著者名/発表者名
      中野雅裕、亀井保博、永井健治
    • 学会等名
      新学術領域「温度生物学」第5回領域会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光性温度プローブタンパク質の開発2017

    • 著者名/発表者名
      中野雅裕、新井由之、小寺一平、岡部弘基、亀井保博、永井健治
    • 学会等名
      第2回ルミノジェネティクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光性温度プローブタンパク質の開発と生物への応用2017

    • 著者名/発表者名
      中野雅裕、亀井保博、永井健治
    • 学会等名
      新学術領域「温度生物学」第4回領域会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光性温度プローブタンパク質の開発2017

    • 著者名/発表者名
      中野雅裕、新井由之、小寺一平、岡部弘基、亀井保博、永井健治
    • 学会等名
      新学術領域研究 「温度生物学」第2回若手の会
    • 発表場所
      西浦温泉 ホテル東海園
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光性温度プローブタンパク質の開発と生物への応用2017

    • 著者名/発表者名
      中野雅裕、亀井保博、永井健治
    • 学会等名
      新学術領域研究 「温度生物学」第3回領域会議
    • 発表場所
      自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光性温度プローブタンパク質の開発2017

    • 著者名/発表者名
      中野雅裕、新井由之、小寺一平、岡部弘基、亀井保博、永井健治
    • 学会等名
      バイオ計測解析技術研究会
    • 発表場所
      かんぽの宿小樽
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光性温度プローブ2017

    • 著者名/発表者名
      中野雅裕
    • 学会等名
      研究会「分子観察による生命の階層横断的な理解」
    • 発表場所
      分子科学研究所 研究棟201号室
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光性温度プローブタンパク質の開発と生物への応用2016

    • 著者名/発表者名
      中野雅裕、亀井保博、永井健治
    • 学会等名
      新学術領域研究「温度生物学」第1回領域会議
    • 発表場所
      札幌市教育文化会館
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光性温度プローブタンパク質の開発と生物への応用2016

    • 著者名/発表者名
      中野雅裕、亀井保博、永井健治
    • 学会等名
      新学術領域「温度生物学」第1回若手の会
    • 発表場所
      北海道大学薬学部
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 細胞の温度測定法2016

    • 著者名/発表者名
      中野雅裕
    • 学会等名
      第1回バイオナノフォトニクス研究会
    • 発表場所
      富国生命ビル4階【まちラボA】
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Genetically encoded ratiometric fluorescent thermometer with wide temperature range and rapid response2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Nakano, Yoshiyuki Arai, Ippei Kotera, Kohki Okabe, Yasuhiro Kamei, Takeharu Nagai
    • 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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光性温度プローブタンパク質の開発2016

    • 著者名/発表者名
      中野雅裕、新井由之、小寺一平、岡部弘基、亀井保博、永井健治
    • 学会等名
      第1回Biothermology Workshop - 生命システムの熱科学 -
    • 発表場所
      自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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