早大ら,ATPを検出するRGBの蛍光センサーを開発

早稲田大学,東京工業大学,東京大学,シンガポール国立大学,米ハーバード大学は共同で、細胞の中のエネルギー代謝で中心的な役割を果たしているアデノシン三リン酸(ATP)を検出する,赤・緑・青(RGB)色の蛍光ATPセンサーの開発に成功した(ニュースリリース)。

地球上のあらゆる生物は,栄養素の分解を通して獲得したエネルギーを,ATPの形に変換・保存し,必要に応じて,ATPからエネルギーを取り出すことで,生命体を構成する細胞の中の様々な化学反応を滞りなく進行させたり,必要な場所に必要な物質を輸送するシステムを動かしたりしている。

このATPの細胞内の分布を理解するためには,細胞内のATP濃度の変化の情報を蛍光シグナル(蛍光の明るさの強弱)に変換する蛍光ATPセンサーを細胞の中に導入し,蛍光顕微鏡を用いて生きた細胞を観察する蛍光イメージング技術が最も有力な手法の1つとなっている。

研究グループは,標的とするATPに特異的に結合するタンパク質(ATP合成酵素の一部)と,蛍光を発する色素を含む蛍光タンパク質をペプチドリンカーで繋ぎ,その長さやリンカーを構成するアミノ酸の種類を独自の手法で最適化することで,青・緑・赤色の蛍光ATPセンサー(MaLionB,G,R)を開発した。

今回開発した蛍光ATPセンサーを自在に組み合わせることで,従来の技術では原理的に極めて困難であった「同じ細胞内の異なる場所のATPの動態の同時観察」や,「ATP以外の他のシグナルやタンパク質の動態との同時観察」などが可能になったという。

今回の開発した一連の蛍光ATPセンサーは,汎用性の高い研究ツールとして,創薬・医療技術開発にATPに関わるシグナル伝達経路のビジュアルエビデンスという新しい視点を加え,開発研究を加速度的に進めることが期待されるとしている。

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