Dynamic higher-order conformational changes control the fluorescence lifetime of fluorescent proteins

点击翻译按钮获取中文摘要

研究代表者は、すべての蛍光タンパク質に共通する発光メカニズム解明を目指している。本研究では、黄色蛍光タンパク質eYFPでは145番アミノ酸一つが変化するだけで蛍光寿命が大きく変化するが、非常によく似た緑色蛍光タンパク質eGFP（アミノ酸の相同性98%）ではあまり変化しないことに注目する。この事実は、通常説明されるような発色団周辺の水素結合ネットワークなどの局所構造の違いだけでは説明できない。研究代表者は、蛍光タンパク質の会合とピコ秒、ナノ秒のタイムスケールで起こるダイナミックな高次構造変化が、蛍光寿命を変化させていると考えている。本課題では、ピコ秒時間分解蛍光異方性測定により、最もイメージングに用いられるeYFPとeGFPの発光メカニズム、ダイナミックな高次構造変化、 および、発色団周辺の局所的な構造変化の相関を明らかにする。すでに、eYFP野生型の発光メカニズムにおいて、会合が大きな影響を与えていることを明らかにしている。これまでに、eYFP Y145変異体のピコ秒時間分解蛍光異方性測定が終了している。その結果、１４５番アミノ酸一つの違いで、異方性が大きく変化することが明らかになった。また、対応するA206K変異体についても測定を行った。A206K変異は、eYFPの会合を抑制する効果をもつ。すべてのA206K変異体の異方性の時間変化が典型的な蛍光タンパク質単量体の挙動を示したことから、eYFP Y145変異体の大きな変化は、会合に由来することが明らかになった。また、eGFP野生型の異方性の時間変化は、典型的な蛍光タンパク質単量体の挙動に近いことが分かった。つまり、eGFP野生型では、あまり会合が起きていないことを意味する。eYFP野生型とeGFP野生型の寿命はいずれも長いが、その会合状態は異なることが明らかになった。