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本研究課題は、高光度に化学発光するタンパク質Nano-lanternを光照射によって高効率に活性酸素を産生する光増感タンパク質や光照射によって細胞機能を制御可能な光感受性タンパク質を組み合わせ、“発光基質の添加により任意の時間における生理機能を操るバイオメディカル基盤技術“ケミルミノジェネティクス”を世界に先駆けて確立することを目的としている。当初、発光タンパク質から光増感分子へ、高効率なBRETを起こさせれば、基質投与依存的に活性酸素が有意に産生されると予想したが、実験結果はそのようにはならなかった。そこで研究の方針を転換し、、基質投与に依存して個体深部で発生する光を、低照度光療法へ応用するための基盤技術開発を目指した。その結果、比較的高いBRET効率により赤色に発光する新規赤色発光タンパク質Red-eNanoLantern（発光極大580nm)を作製することに成功した。今年度は昨Red-eNanoLanternの生体内における発現の確認を行った。Red-eNanoLanternは細胞毒性等を示すことなく生体に発現させることができたものの、個体深部からの光を効率よく観察するにはさらなる長波長化が必要であることが判明した。そこで、基質投与に依存して個体深部で発生する光を、低照度光療法へ応用するために、さらなる長波長変異体の開発に取り組んだ。具体的にはNanoLucにストークスシフトの大きな赤色蛍光タンパク質CyRFPと近赤外蛍光タンパク質miRFPをタンデムにつなぎ、２段階のFRETにより超波長化を達成するプローブをデザインした。これまでにランダム変異導入により高効率にFRETを起こすNanoLuc-CyRFPタンデムプローブを得た。その後、miRFPを連結させ、CyRFP-miRFP間のFRET効率を向上させるためにリンカー長の最適化を行った。
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