タンパク質間相互作用に基づくバイオセンサー構築と神経栄養因子のリアルタイム検出

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申請者は、タンパク質の化学修飾を用いて、生命現象の解析を行うバイオセンサーを構築することを目的として、研究を遂行してきた。当初の一つの目標であった神経栄養因子のリアルタイム検出を行うことはできなかったが、並行して取り組んでいたシナプス小胞の動態を解析する新技術を構築することに成功した。脳神経ネットワークにおける複雑な情報伝達は、シナプス小胞内に貯蔵された神経伝達物質の放出を介して行われており、シナプス小胞動態の観察は神経活動の根幹を理解する上で非常に重要である。特に、放出された伝達物質が効率よく回収されるリサイクリング機構が、神経可塑性において重要な機構であることも判明しつつある。申請者はこのシナプス小胞の回収機構を定量的に解析する手法を構築する上で、シナプス小胞が神経細胞に取り込まれる際に起こる小胞内の酸性化に着目し、このようなpH変化で蛍光が劇的に上昇する有機小分子蛍光色素を開発/利用することにした。具体的には、酵素反応により得意的に化合物修飾ができるHaloTagタンパク質を、シナプス小胞局在タンパク質に融合し、賛成応答型蛍光色素をシナプス小胞に得意的に修飾するシステムを構築した。さらにこのシステムを応用して、電気刺激に伴うシナプス小胞の開口放出と、それに続いて起こるリサイクリングを、蛍光の増/減でモニタリングすることに成功し、本技術の確立を行うことができた。今後の更なる解析により、シナプス小胞リサイクリングの時空間的な解析が行われるものと考えられる。また、基体となるタンパク質を変更することで、それぞれのシナプス小胞タンパク質のTrafficking機構を時空間的に解析するなど、様々な応用が期待される。