早稲田大学と東京工業大学らの研究チームは、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。今回の成果は他に東京大学、シンガポール国立大学、ハーバード大学との国際共同研究によるもの。

 地球上の生物は、栄養素を分解して得たエネルギーをATPの形に変換・保存する。必要に応じてATPからエネルギーを取り出し、細胞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する。このATPの細胞内の分布を理解する最も有力な手法の1つが蛍光イメージング技術だ。これは細胞内の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技術だ。

 研究チームは、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つなぎ、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センサーを開発した。この蛍光ATPセンサーの自在な組み合わせにより、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。

 今回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。

論文情報:【Angewandte Chemie International Edition】RGB-color intensiometric indicators to visualize spatiotemporal dynamics of ATP in single cells

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