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個体・組織での1細胞機能イメージングを可能にする光活性化機能センサータンパク質

公募研究

研究領域動く細胞と場のクロストークによる秩序の生成
研究課題/領域番号 23111502
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

松田 知己  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (50419206)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2012年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2011年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワードライブセルイメージング / 蛍光タンパク質 / バイオセンサー / 蛍光顕微鏡 / 光操作
研究実績の概要

申請者はこれまでにFRET(蛍光エネルギー移動)を利用したカルシウムイオン濃度センサータンパク質Cameleon YC3.6 を元に光活性化カルシウムイオン濃度センサータンパク質 PA-Cameleon を作製していた。このセンサータンパク質はFRETのエネルギーのドナーであるPA-GFP(光活性化GFP)、エネルギーのアクセプターである色素タンパク質、そしてセンサードメインとしてのカルシウム結合タンパク質Calmodulin-M13 ペプチドから構成されていた。PA-Cameleon は HeLa 細胞内でのカルシウム応答の可視化に成功していたが、神経細胞内で自発的なカルシウム濃度変化等を検知することが出来なかった。そこで、センサー部分をニワトリ骨格筋由来トロポニンCに入れ替えて新たにPA-TNXL を開発し、ラット海馬神経の初代培養細胞内で1細胞レベルの光活性化、細胞内の自発的なカルシウム振動を可視化することに成功した (Matsuda T. et. al. Sci. Rep. 2013)。
さらに、FRETとは異なる原理で光活性化カルシウムイオン濃度センサーを開発した。光刺激によって蛍光波長を変化させることができる蛍光タンパク質 mMaple に円順列変異を導入し、蛍光発色団付近に新たに出来たN末端、C末端にそれぞれM13とカルモジュリンを繋げたコンストラクトを基に、遺伝子改変により新規カルシウムイオンセンサータンパク質 GR-GECO を開発した。GR-GECOは光刺激により緑色から赤色に蛍光色を変化させ、カルシウム濃度上昇に伴い蛍光強度の増大させることができる。本センサーについてもHeLa細胞内とラット海馬神経細胞での光活性化とカルシウムイメージングに成功した (Hoi H., Matusda T. et. al. J. Am. Chem. Soc. 2013)。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Highlighted Ca2+ imaging with a genetically encoded ‘caged’ indicator2013

    • 著者名/発表者名
      Matsuda T, Horikawa K, Saito K, Nagai T.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 3:1398 号: 1 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1038/srep01398

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved orange and red Ca2+ indicators and photophysical considerations for optogenetic applications2013

    • 著者名/発表者名
      Wu J, Liu L, Matsuda T, Zhao Y, Rebane A, Drobizhev M, Chang Y-F, Araki S, Arai Y, March K, Thomas H, Sagou K, Miyata T, Nagai T, Li W, Campbell R.
    • 雑誌名

      ACS Chem Neurosci.

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highlightable Ca2+ Indicators for Live Cell Imaging2012

    • 著者名/発表者名
      Hoi H, Matsuda T, Nagai T, Campbell RE.
    • 雑誌名

      J Am Chem Soc.

      巻: 135 号: 1 ページ: 46-49

    • DOI

      10.1021/ja310184a

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Imaging the dynamics of intracellular protein translocation by photoconversion of phamret-cybr/ROM2011

    • 著者名/発表者名
      Yang L.
    • 雑誌名

      Journal of Microscopy

      巻: VOL. 242 ページ: 250-261

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of the Photoactivatable Ca2+ Indicator to Visualize Biological Events in Single Arbitrary Cells2013

    • 著者名/発表者名
      松田 知己
    • 学会等名
      the 23rd CDB Meeting
    • 発表場所
      Riken CDB 、神戸市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] A genetically encoded photoactivatable Ca2+ indicator to visualize Ca2+ dynamics in single arbitrary cells2012

    • 著者名/発表者名
      松田 知己
    • 学会等名
      12th ECS Meeting
    • 発表場所
      Toulouse, France
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Genetically-endoded photoactivatable functional indicator2012

    • 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、岡崎市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of the Photoactivatable Calcium Ion Sensor to Visualize Biological Events in Single Arbitrary Cells within Tissue2012

    • 著者名/発表者名
      松田 知己
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場、福岡市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Photoactivatable Ca^<2+> Indicator to Visualize Biological Events in Single Arbitrary Cells Within Tissues / Whole Body2011

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Matsuda
    • 学会等名
      Gordon Research Conference, Calcium Signalling
    • 発表場所
      Colby College (USA)
    • 年月日
      2011-06-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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