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2016年12月17日 (土)

単一分子も検出できる!高光度マルチカラー化学発光タンパク質を開発~複数の生命現象を高感度計測する新技術~

平成28年12月14日
大阪大学
科学技術振興機構(JST)
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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ポイント
 
○本研究グループが以前開発したもの
 よりも2倍から10倍明るく光る
 5色の化学発光タンパク質の開発に成功。
 
○生命現象を忠実かつ多面的に計測する
 には化学発光タンパク質の高光度化、
 発光色の拡張が不可欠。
 
○化学発光で細胞内の5つの構造体を
 同時観察することができ、
 タンパク質ネットワークの解明などに
 期待。
 
○単一タンパク質分子を化学発光で
 検出することに世界で初めて成功、
 微量・微小なタンパク質の観察に期待。
 
 
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 大阪大学 産業科学研究所の
永井 健治 教授らの研究グループは、
2012、2015年に開発した
化学発光タンパク質
Nano-lantern
(ナノ・ランタン注1))を改良して、
明るさを2倍から10倍向上させた
5色の化学発光タンパク質の開発に
成功しました。
 
 今回、酵素活性の高い
化学発光タンパク質と5種類の異なる
蛍光タンパク質をハイブリッド化する
ことにより、従来のものより
2倍から10倍明るく、
水色、緑色、黄緑色、橙色、赤色に
発光するタンパク質enhanced
Nano-lantern
(増強型ナノ・ランタン)を開発しました
(図1)。
 
 5色の増強型ナノ・ランタンが
完成したことにより、細胞内の5つの
微細な構造を同時に計測することに
成功しました(図2右)。
 
 また、増強型ナノ・ランタンを用いる
ことで、1個単位のタンパク質分子の
結合・解離を化学発光で検出することに
世界で初めて成功しました(図2左)。
 
 これまで、このような計測は
蛍光タンパク質を用いて真夏の日光の
何倍もの強度の光を照射しながら
行われており、自家蛍光注2)や
光毒性注3)の影響が問題になって
いました。
 
 増強型ナノ・ランタンは、外部からの
励起光を必要としないため、
自家蛍光や光毒性の影響を全く受けません。
 
 さらに、増強型ナノ・ランタンを
改変して細胞内カルシウムイオンを
検出できる化学発光型センサーも開発し、
iPS細胞由来の心筋細胞で
60枚/秒という高速度で
長時間にわたってイメージングすることに
より、忠実なカルシウムイオン動態の
計測にも成功しました。
 
 これら化学発光型センサーは、
細胞をより生理的な状態で実時間計測する
ことを可能にし、生命科学研究のみならず、
医学・薬理学研究に大きな貢献が
期待されます。
 
 本研究成果は、「Nature
 Communications」
(オンライン)に、
平成28年12月14日(水)19時
(日本時間)に公開されます。
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 素晴らしい。
>iPS細胞由来の心筋細胞で
>60枚/秒という高速度で
>長時間にわたってイメージングすること
>により、忠実なカルシウムイオン動態の
>計測にも成功しました。
 こういうことも出来るようになった
のですね。
 
 
>本研究成果により、生理的な条件下で
>複数の微量タンパク質の動態を
>同時観察することで、
>タンパク質ネットワークの解明に
>貢献すると期待されます。
 
>また、高光度かつ組織透過性に優れた
>増強型ナノ・ランタンの赤色変異体は、
>体の深部にあるシグナルを体外から
>感度良く観察することができます。
>従って、がん幹細胞注5)などの
>体外からの観察が可能になるため、
>多くの疾病の原因究明やより効果的な
>創薬スクリーニングが期待されます。
 
 大いに期待しています。
 
 医学の進歩というものは、
こういうことの積み重ねです
から、

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