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植物幹細胞研究を加速させる植物ホルモンの高分解能検出

公募研究

研究領域植物の生命力を支える多能性幹細胞の基盤原理
研究課題/領域番号 18H04832
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
研究機関東京工業大学

研究代表者

北口 哲也  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (60432374)

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
8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワード植物ホルモン / 蛍光タンパク質 / 抗体 / プロテインエンジニアリング / センサー
研究実績の概要

ジベレリン(GA)は植物の成長や環境応答を誘引する重要な調節因子として働いている植物ホルモンであるが、生体内のGAの濃度勾配や輸送の機構は未解明な部分が多い。そこで本研究では緑色蛍光タンパク質と抗体を基盤としたGAの濃度変化を検出するプローブ(GA-Flashbody)を開発することを目指した。タンパク質を精製し、より詳細に解析したところ、GA結合に応答して蛍光輝度が約6倍に増加するGA-Flashbodyを獲得することができた。この蛍光プローブの励起スペクトルのピークは498 nm、蛍光スペクトルのピークは510 nmであり、GFPと同様の緑色の蛍光を示した。また濃度依存曲線からGA1、GA3、GA4に対するEC50を算出したところ、その値はそれぞれ30、50、7 nM程度であった。GA受容体 のGAに対する親和性から、数10 nMから数uM程度の濃度範囲でGAが生体内で存在すると推定され、GA-FlashbodyはGA濃度の低い組織での検出により適している。次に、自家蛍光の強い植物細胞に導入する前に動物細胞に導入し、生細胞でイメージングできるかどうかを検討した。HeLa細胞の細胞質と小胞体に発現させ、GA3を添加したところ、小胞体においては輝度上昇したが、細胞質では輝度上昇しなかった。これは、酸化的環境を持つ小胞体内に対して細胞質は還元的環境であり、抗体中のシステイン残基によるジスルフィド結合が十分に形成されず、プローブの機能が制限されているためと考えられた。以上の結果から、今後GA-Flashbodyの細胞内でのフォールディングを改善することで、植物細胞内におけるGA動態を可視化することができるようになると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Green Fluorescent Protein-Based Glucose Indicators Report Glucose Dynamics in Living Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Mita Marie、Ito Motoki、Harada Kazuki、Sugawara Izumi、Ueda Hiroshi、Tsuboi Takashi、Kitaguchi Tetsuya
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 91 号: 7 ページ: 4821-4830

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b00447

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 生細胞内のグルコース動態を検出する遺伝子コード型緑色蛍光センサーの創出2019

    • 著者名/発表者名
      三田真理恵、伊藤幹、原田一貴、菅原和、上田宏、坪井貴司、北口哲也
    • 学会等名
      2019年度日本生化学会関東支部例会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 緑色蛍光グルコースセンサーが検出する人工甘味料による膵β細胞のグルコース恒常性攪乱2019

    • 著者名/発表者名
      三田真理恵、伊藤幹、原田一貴、菅原和、永田怜、芦田翼、上田宏、坪井貴司、北口哲也
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光タンパク質を用いた緑色蛍光輝度変化型乳酸センサーの開発2019

    • 著者名/発表者名
      千原貴美、三田真理恵、菅原和、相木彩希、早坂優希、原田一貴、上田宏、北口哲也、坪井貴司
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 生細胞イメージングを目指した遺伝子コード型ジベレリンプローブの開発2019

    • 著者名/発表者名
      相原寛史、Yanyan Hou、上田宏、伊藤寿朗、北口哲也
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Single fluorescent protein-based sensors visualize dynamics of glucose by live cell imaging.2018

    • 著者名/発表者名
      Marie Mita, Motoki Ito, Kazuki Harada, Izumi Sugawara, Hiroshi Ueda, Takashi Tsuboi and Tetsuya Kitaguchi.
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 赤色蛍光タンパク質を用いたcGMP蛍光センサーの生細胞イメージングへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      石田りか、三田真理恵、原田一貴、上田宏、北口哲也、坪井貴司
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 赤色蛍光グルコースセンサーによる細胞内グルコース動態の可視化2018

    • 著者名/発表者名
      菅原和、伊藤幹、三田真理恵、上田宏、坪井貴司、北口哲也
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 緑色蛍光タンパク質を用いたピルビン酸センサーの開発2018

    • 著者名/発表者名
      早坂優希、上田宏、北口哲也、坪井貴司
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Turn-on型の高輝度変化率を有する緑色cAMPセンサーの開発2018

    • 著者名/発表者名
      相木彩希、上田宏、北口哲也、坪井貴司
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 抗体を分子認識ドメインとする遺伝子コード型蛍光タンパク質プローブの開発2018

    • 著者名/発表者名
      相原寛史、Devina Wongso、董金華、上田宏、北口哲也
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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