理研ら，分子混雑が計測できる蛍光タンパク質を開発

理化学研究所（理研），大阪大学，北海道大学らの共同研究グループは，細胞内の分子混雑状態により色が変わる蛍光タンパク質「GimRET（Glycine inserted mutant fRET sensor）」の開発に成功した（ニュースリリース）。

細胞内にタンパク質が詰め込まれた状態を「分子混雑」という。近年，試験中と細胞中では，タンパク質の折り畳まれ方が異なることが発見された。また，分子混雑がタンパク質の機能にも影響を与える可能性が示唆されている。

例えば，タンパク質の混雑が過剰になると，細胞内ではアミロイドが凝集し神経疾患を引き起こす。細胞内の分子混雑を評価することは，試験内実験と細胞内での実験とを繋げための重要な要素であると共に，分子混雑が細胞機能に与える影響を知ることにも役に立つと期待されるという。

これまで，分子混雑を評価する指標として，流動性（分子の動き）が使われてきた。混雑状態と流動性は，必ずしも一致しない。細胞内では，細胞骨格やクロマチンのようなタンパク質が集まった構造体が存在し，流動性に影響を与える。従って，細胞内の分子混雑は，混雑状態（分子の量）と流動性の両面から評価する必要がある。そこで共同研究グループは，生きた細胞内で分子の混雑状態と流動性を同時に計測する技術の開発に挑んだ。

研究グループは，従来の蛍光タンパク質にわずか一つのアミノ酸を挿入することで分子混雑の具合によって明るさの変わることを見いだした。このユニークで有効な改変方法に多くの研究者が興味を持ち，今回の共同研究グループが立ち上がった。

そして分子の混雑状態に依存して色が変わる蛍光タンパク質「GimRET」を開発・実証した。分子混雑が上昇すると，黄色から青色に色が変わる。「GimRET」から発せられる蛍光の色を解析することで，分子の混雑状態が評価できる。同時に，光学顕微鏡を用いることで「GimRET」の細胞内での拡散速度が計測できる。

蛍光タンパク質にアミノ酸を挿入するというシンプルなアイデアが，分子混雑を定量的に評価する方法の開発につながった。今後，これまで議論できなかった分子混雑と細胞機能の関連について，議論が可能になると見込む。また，「GimRET」は，基礎的な生命科学分野のみならずアミロイド―シスなどの分子混雑が関連する病気の原因解明など，医学分野においても役立つことが期待できるとしている。