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本研究課題では、光を用いて蛋白質を定量的に活性化する技術の開発を目的として研究を行った。その為のアプローチとして、我々が独自に開発した蛋白質を機能性化合物で特異的に修飾する「蛋白質ラベル化技術」を用いた。前年度までに、生きた細胞の内外に発現させた異なる二つのタグを有する蛋白質をクロスリンクするリンカー化合物を開発していた。また、適切な光感受性保護基を用いることで光照射によってラベル化を引き起こすことができるリガンド構造を開発していた。今年度は、この光応答性リガンドを有するクロスリンカー化合物を開発し、光によって細胞機能が制御できるかを検討した。連結する二種類のタグとしては、我々が開発したBL-tagと市販のHaloTagを選択し、それらを光で連結する機能性リンカーを開発した。機能を制御する蛋白質としては膜蛋白質であるEGFRを選択した。二種のタグを融合させたEGFRを同時に細胞内に発現させ、光機能性リンカーを添加した後、光照射を行ったところ、タグ融合EGFRのリン酸化、内在化が観察され、細胞遊走の活性化等の細胞応答を光で惹起することが可能であった。また、細胞以内蛋白質のホモ二量化、ヘテロ二量化についても成功した。また、顕微鏡下での光刺激システムを導入し、生きた細胞内外局所における蛋白質の定量的活性化の検討を行った。以上により、蛋白質相互作用を光を用いて共有結合により固定することで、活性化する技術を開発した。
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