多機能ライブイメージング法の開発とその細胞生物学研究への応用

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生体分子の機能を可視化するために波長の異なる2つの蛍光分子間で起こるFRET(ヘテロFRET)を利用した様々なプローブが近年開発されている。これらのFRETプローブは観察するための波長が広域であるため、他の蛍光プローブと同時に可視化することが難しい。そこで同一蛍光色分子間で生じるホモFRETを原理とするカルシウムセンサーW-cameleonを作成し、Ca^<2+>の有無での蛍光異方性を測定することが本研究の柱の1つである。今年度は昨年度作成したW-cameleonに様々な変異を導入することでダイナミックレンジの拡大化を行った。その結果、Ca^<2+>センサードメインであるCalmodulin内に蛍光タンパク質を挿入することで、より大きなダイナミックレンジを有するプローブを得ることに成功した。次に、作成したホモFRETプローブの蛍光異方性変化を顕微鏡下で高感度に観察するために、昨年度までに構築した蛍光偏光顕微鏡に改良を加えた。具体的には一片が5μm程度のフォトニック結晶製波長板と偏光板を組み合わせて、マルチアレー化した偏光解消補償板を開発し、対物レンズの後側焦点面に導入することで、高い消光比を得ることに成功した。これにより、対物レンズによる入射光の偏光解消が緩和され、僅かな蛍光異方性変化をも顕微鏡下で捉えることが可能になった。さらに、本蛍光偏光顕微鏡を用いて、W-cameleon、PKC-γ-dsRed、MARCS-mseCFPを発現する培養細胞における3つの現象、すなわちリガンド刺激に伴うCa^<2+>濃度変化とPKC-γの核膜移行、ならびにMARCSの細胞質移行を同時に捉えることに成功した。