広報活動

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2016年3月9日

理化学研究所
大阪大学
北海道大学

分子混雑が計測できる蛍光タンパク質「GimRET」の開発

-定量評価の実現により、分子混雑と細胞機能の関連の議論が可能に-

分子混雑により色が変わる蛍光タンパク質GimRETの図

分子混雑により色が変わる蛍光タンパク質GimRET

細胞の中に膨大な数のタンパク質が詰め込まれた状態を「分子混雑」と呼びます。タンパク質の混雑が過剰になると、構造の不安定化を起こしたり、逆に安定化したり、酵素活性に影響が出ると言われています。例えば、不溶性のタンパク質「アミロイド」が凝集してアミロイドーシスという神経疾患を引き起こしたりすることもあります。このように、細胞内の分子混雑と細胞の機能との関係は、生命現象を明らかにするためのカギとなるものですが、これまで生きた細胞内の分子混雑を定量的に計測する方法がなく、解明が進んでいませんでした。

理研の研究者を中心とした共同研究グループは、生きた細胞内の分子混雑の計測を可能とするセンサーとして「蛍光タンパク質」の開発に取り組むことにしました。きっかけとなったのは、理研の研究室に大学院生リサーチ・アソシエイトとして所属していた学生が、従来の蛍光タンパク質にわずか1つのアミノ酸を挿入することで、分子の混雑具合によって「明るさ」が変わる蛍光タンパク質を見いだしていたことです。このユニークかつ有効な手法に多くの研究者が興味をもち、共同研究グループを立ち上げることになり、同手法の実効性の確認と詳細な検証実験を行いました。

最終的に共同研究グループは、分子の混雑具合に依存して、明るさではなく「色が変わる」蛍光タンパク質を開発しました。カクテルのギムレットと同じ色の蛍光を発するこの蛍光タンパク質を「GimRET(Glycine inserted mutant fRET sensor)」と名付けました。GimRETを使って細胞分裂時の分子混雑の計測をはじめとした検証実験を行い、細胞内の分子混雑具合によって色が変わることを実証しました。

開発したGimRETは、非常に単純な遺伝子改変によって大きな効果が得られる蛍光タンパク質です。これまで直接的に測ることができなかった分子混雑が測れるようになり、生命科学に新たな知見が生まれると期待できます。また、アミロイドの器官や臓器への凝集・沈着が原因で起きるアミロイドーシスなど分子混雑が関連する病気の原因解明など、医学分野にも役立つと期待されます。

理化学研究所
生命システム研究センター 細胞動態計測コア 先端バイオイメージング研究チーム
大学院生リサーチ・アソシエイト 森川 高光 (もりかわ たかみつ)
(研究当時大阪大学大学院生命機能研究科)
チームリーダー 渡邉 朋信 (わたなべ とものぶ)