東大ら,タンパク質間相互作用を超高解像度で可視化

東京大学と神奈川県立産業技術総合研究所は,細胞内でタンパク質間相互作用が起こっている位置とその数を一分子レベルの超高解像度でイメージングする技術を開発した(ニュースリリース)。

既存の超解像イメージング技術は,相互作用している分子と相互作用していない分子を判別することは困難だった。これは相互作用している少数の分子が,相互作用していない多数の分子の中に埋もれてしまうことに起因する。

研究グループは,光変換型蛍光タンパク質であるDendra2を二分割し,そのN末端断片とC末端断片に,タンパク質Aとタンパク質Bをそれぞれ連結した。分割したDendra2は蛍光特性を失っているので,タンパク質Aとタンパク質Bが相互作用しない場合,蛍光は観察されない。

一方で,タンパク質Aとタンパク質Bが相互作用する場合は,Dendra2の分割体は接近し結合する。このときDendra2の分割体は蛍光特性を回復することがわかった。これによって,タンパク質間相互作用が起こったタンパク質のペアだけをハイライトし,超解像イメージングすることが可能になった。研究グループは,開発したDendra2の分割体を「split-Dendra2」と名付けた。

光変換型蛍光タンパク質を二分割し,そのN末端断片とC末端断片に,タンパク質Aとタンパク質Bをそれぞれ連結した。分割したDendra2は蛍光特性を失っており,タンパク質A-B間の相互作用しない場合は,蛍光は観察されない。

タンパク質AとBが相互作用する場合は,Dendra2の分割体は接近し結合する。このとき,split-Dendra2は緑色蛍光を回復し,光変換可能な状態になる。さらに,紫外線照射によって,緑色蛍光から赤色蛍光へと光変換ができ,この赤色蛍光を超解像イメージングで検出する。

研究グループは,split-Dendra2を用い,細胞内の小さな構造体(直径100~200nm)で起こるタンパク質間相互作用を超解像イメージングできることを示した。一方,先行研究で報告されている光変換型蛍光タンパク質の分割体では,ほとんど観察できなかった。

さらに,細胞接着斑を構成するβ-actinと他の3つのタンパク質の相互作用の解像イメージングを行なったところ,それぞれの相互作用の数の順を見出すことにも成功した。

研究グループは,生命現象を分子レベルで解明する生命科学のさらなる発展に加え,タンパク質間相互作用をターゲットとした創薬や病気の診断などへの展開も期待される成果だとしている。

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