東工大,ストレスを捉える蛍光タンパク質を開発

東京工業大学は,細胞内の酸化還元状態をリアルタイムにモニターできる新しい蛍光タンパク質センサーを開発し,動物細胞や植物細胞内の酸化ストレスのたまり具合,光合成に伴う酸化還元状態が変化する様子などを捉えることに成功した(ニュースリリース)。

多くの酵素は還元されると,活性が上昇,つまりスイッチがオンの状態になる。したがって,細胞内の酸化還元状態を知ることは,光合成を行なう細胞の機能制御のメカニズムを探る大切な情報となる。動物細胞でも,酸化ストレスの原因になる酵素の還元の観察は同様に重要となる。

これまでも細胞内の酸化還元状態変化を知るためのセンサータンパク質が数多く開発されてきたが,これまで開発されてきたものはそれぞれに欠点があり,かならずしも使い勝手のよいものではなかったという。

今回研究グループは,緑色蛍光タンパク質(GFP)にさまざまな変異を導入し,環境の酸化還元状態が変化したときに蛍光のスペクトルが変化するセンサータンパク質を分子設計した。

このセンサータンパク質は,周辺の酸化還元状態が変化すると構造が変化する。さらに,タンパク質の構造変化が発色団を出発点とする励起状態の分子内プロトン移動過程に変化をもたらすようなセンサータンパク質分子を設計した。

こうして,タンパク質の分子表面にある2つのシステインが還元状態にあるときには青色の蛍光,酸化ストレスが生じると緑色の蛍光を発するタンパク質「FROG/B(Fluorescent protein with RedOx-dependent change in Green/Blue)」を得ることに成功した。

このタンパク質はこれまで作られたいずれのセンサータンパク質よりも簡便に,細胞内の状態変化をレーザー共焦点顕微鏡などで調べることができるという。実際に研究グループは,動物細胞や植物細胞内の酸化ストレスのたまり具合,光合成に伴う酸化還元状態が変化する様子などを捉えることに成功した。

研究グループは,このセンサーをがん細胞に利用すれば,効果がある抗がん剤のスクリーニングが簡単にできるようになるとする。また,光合成生物では様々な環境の変化に対して,代謝系酵素の活性制御に直接影響を及ぼす因子の解析に研究をさらに展開できるものだとしている。

その他関連ニュース

  • 熊本大ら,微量のがん細胞で発光強度の増大に成功 2021年09月01日
  • 熊本大,蛍光で細胞周期阻害物質を探索 2021年08月27日
  • 阪大,バクテリア由来の発光タンパク質を高光度化 2021年08月24日
  • 阪大,細胞内を0.1℃で計る蛍光タンパクを開発 2021年08月23日
  • 関医,肝・胆道がんの診断・治療に新手法を開発 2021年08月17日
  • 金沢大,細胞内相分離を評価する蛍光プローブ開発 2021年08月16日
  • 量研機構ら,量子操作で蛍光検出効率を100倍に 2021年08月03日
  • 府大ら,ゲルでがんの迅速透明化と3次元蛍光観測 2021年08月03日