東大ら,cAMP濃度を可視化するタンパク質センサーを開発


東京大学,理化学研究所,群馬大学,早稲田大学の研究グループは,生命現象に関わる重要な分子であるcAMPの細胞内の濃度変化を可視化解析できる赤色蛍光タンパク質センサーの開発に成功した(ニュースリリース)。

環状アデノシン一リン酸(cyclic adenosine monophosphate: cAMP)は細胞において,ホルモン分泌や記憶形成などの重要な生理現象を制御する。研究グループはこれまで,細胞内の cAMP動態を可視化するため,緑色蛍光タンパク質を基盤とした単色輝度変化型cAMPセンサーを開発してきた。

しかし,他の多くの単色蛍光タンパク質センサーも緑色蛍光タンパク質由来であることから多重色イメージングへの適用が困難である点,また観察に青色の励起光を必要とするため,青色光で活性化される光遺伝学技術と併用できない点が課題だった。

今回研究グループは,赤色蛍光タンパク質を基盤としたcAMPセンサーを開発し「Pink Flamindo」(Pink Fluorescent cAMP indicator)と命名した。このタンパク質センサーは試験管内において,cAMPに応答して蛍光強度が約4.2倍上昇し,培養細胞内においてもcAMP動態を検出することができた。

また青色光照射によって光活性化アデニル酸シクラーゼが誘導するcAMP産生や,緑色Ca2+蛍光センサーG-GECOと共に使用することで細胞内のCa2+とcAMPの2色同時観察にも成功した。さらに生きたマウス脳内でのアストロサイト内cAMP動態の可視化にも成功した。

以上の結果から,今回開発したPink Flamindoは,細胞内におけるcAMPを含む多分子間の階層的機能相関を解析する多重色イメージングへの適用が可能。さらに光遺伝学や生体内イメージング技術などと組み合わせることで,イメージング研究の発展に大きく寄与することが期待されるとしている。

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