• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2017 年度 実施状況報告書

細胞内シグナルの多次元情報を獲得するマルチカラーバイオセンサー開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K01922
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)

研究分担者 坪井 貴司  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (80415231)
上田 宏  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60232758)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード蛍光タンパク質 / バイオセンサー / バイオイメージング
研究実績の概要

本年度は、cAMPセンサーの赤色化に取り組んだ。マウスEpac1のcAMP結合領域を赤色蛍光タンパク質mAppleの発色団近傍に挿入することで、cAMPの濃度変化に応答して、蛍光輝度の変化するセンサーの構築を目指した。昨年度に緑色cGMPセンサーを構築した方法と同様の方法を用い、蛍光タンパク質とcAMP結合領域の間のリンカーの長さとアミノ酸配列を最適化することで、4倍の輝度変化を起こす赤色cAMPセンサーの構築に成功した。また、このセンサーはcGMPにはあまり反応しないことから、cAMPを選択的に検出できるセンサーであった。さらにこの赤色cAMPセンサーを分光光度計で吸収を測定したところ、420nmと570nmにピークがあった。cAMPの添加により、420nmのピークが減少し、570nmのピークが増加していることから、蛍光輝度変化が、発色団のプロトン化/脱プロトン化によって引き起こされていることが示唆された。
次に、この赤色cAMPセンサーを培養細胞に導入し、蛍光顕微鏡で検討したところ、アデニル酸シクラーゼの活性化やフォスフォジエステラーゼの阻害により蛍光輝度が上昇し、またアデニル酸シクラーゼの阻害により蛍光輝度が低下することから、生細胞イメージングが可能であることがわかった。また光駆動型アデニル酸シクラーゼを導入し、青色光(赤色センサーを励起しない)で活性化したところ、cAMPの産生を検出することができた。さらにマウス個体のアストロサイトに導入し、二光子励起顕微鏡で観察したところ、アデニル酸シクラーゼとフォスフォジエステラーゼの阻害によるcAMP産生をin vivoで可視化できた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

緑色と赤色のセンサー開発に成功しており、マルチカラー化は近い。

今後の研究の推進方策

3色目のセンサー開発を目指す。

次年度使用額が生じた理由

センサー開発が順調に進み、消耗品を節約できたため。
マルチカラー化のみならず、異なる分子認識ドメインを用いたセンサーの開発も挑戦する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件)

  • [国際共同研究] ASTAR/National University of Singapore(シンガポール)

    • 国名
      シンガポール
    • 外国機関名
      ASTAR/National University of Singapore
  • [国際共同研究] Harvard University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Harvard University
  • [雑誌論文] Flashbody: A Next Generation Fluobody with Fluorescence Intensity Enhanced by Antigen Binding2017

    • 著者名/発表者名
      Wongso Devina、Dong Jinhua、Ueda Hiroshi、Kitaguchi Tetsuya
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 89 ページ: 6719-6725

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.7b00959

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Red fluorescent protein-based cAMP indicator applicable to optogenetics and in vivo imaging2017

    • 著者名/発表者名
      Harada Kazuki、Ito Motoki、Wang Xiaowen、Tanaka Mika、Wongso Devina、Konno Ayumu、Hirai Hirokazu、Hirase Hajime、Tsuboi Takashi、Kitaguchi Tetsuya
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 7351

    • DOI

      10.1038/s41598-017-07820-6

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 蛍光蛋白質センサーをテーラーメード化2017

    • 著者名/発表者名
      北口哲也
    • 雑誌名

      日経バイオテク

      巻: 7月24日号 ページ: 42-45

  • [学会発表] Flashbody: genetically-encoded antibody-based fluorescent probe with antigen dependent fluorescence intensity.2017

    • 著者名/発表者名
      Devina Wongso, Jinhua Dong, Hiroshi Ueda and Tetsuya Kitaguchi.
    • 学会等名
      第17回蛋白質科学会
  • [学会発表] Hideki Itoh, Satoshi Arai, Thankiah Sudhaharan, Tetsuya Kitaguchi and E. Birgitte Lane. Single-cell quantitative analysis of ATP concentration by fluorescence lifetime imaging microscopy.2017

    • 著者名/発表者名
      Hideki Itoh, Satoshi Arai, Thankiah Sudhaharan, Tetsuya Kitaguchi and E. Birgitte Lane.
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会
  • [学会発表] 蛍光タンパク質を用いた単色型グルコース可視化センサーの開発2017

    • 著者名/発表者名
      三田真理恵、伊藤幹、原田一貴、上田宏、坪井貴司、北口哲也
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] 赤色蛍光タンパク質を用いたcGMP蛍光センサーの開発2017

    • 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40回日本分子生物学会年会

URL: 

公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi