生命活動の燃料「ATP」を観察する3色の蛍光センサの開発に成功

July, 26, 2018, 東京--早稲田大学 理工学術院の新井敏研究院講師と東京工業大学 科学技術創成研究院の北口哲也准教授（論文投稿当時、早稲田大学 重点領域研究機構研究院 准教授）らの研究チームは、東京大学大学院総合文化研究科、シンガポール国立大学、ハーバード大学と共同で、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センサの開発に成功した。
　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つである。
　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（MaLionB, G, R）を開発した。今回開発した蛍光ATPセンサ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。
　今回の開発した一連の蛍光ATPセンサは、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。
　研究成果は、ドイツ化学会誌『Angewandte Chemie International Edition』オンライン版に掲載された。

(詳細は､https://www.titech.ac.jp)