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今回开発した光スイッチタンパク质が青色光の有无によってスイッチとして働く様子
今回开発した光スイッチタンパク质が青色光の有无によってスイッチとして働く様子。まず、光受容体ヴィヴィッドの対がお互いを認識しやすくなる（二量体形成の選択性の向上）ような変異をそれぞれの界面に加えた。次に、補因子結合領域と呼ばれる領域に「スイッチオフ速度の高速化」と「二量体形成効率の向上」を同時に満たす変異を加えた。光スイッチタンパク质は、さまざまなタンパク質(例えば、タンパク質 A とタンパク質 B) と遺伝子工学的に連結させるだけで、それらの活性を光でコントロールすることができる。
© 2015 Fuun Kawano and Moritoshi Sato.

东京大学大学院総合文化研究科の河野风云特任研究员、佐藤守俊准教授らの研究グループは、さまざまな生体分子の细胞内でのはたらきを、光を用いて非常に高い精度で意のままにコントロールできる小さな光スイッチタンパク质の开発に成功しました。

光スイッチタンパク质は、光の照射の有无によって构造が変化するため、この特性を利用すると、さまざまな现象を光で操ることができます。従来、光スイッチタンパク质として使われていた天然の光受容体は、分子量が大きく、かつ、光の照射や遮断に対する反応の速度が非常に遅いことが、非常に高い精度でタンパク质をコントロールするための大きな制约となっていました。

本研究グループは、カビが有するヴィヴィッドと呼ばれる非常に小さな光受容体に着目し、遗伝子工学的手法を用いてヴィヴィッドにさまざまな改変を加えました。その结果、秒単位の速度で光の照射や遮断に反応して、あたかもスイッチのようにコントロール可能な小さな光スイッチタンパク质を开発することに成功しました。この光スイッチタンパク质は「マグネット」と命名しました。さらに、マグネットを用いて、细胞の进む方向（细胞极性）を自由自在に光（青色光）でコントロールできることを示しました。

この新しい光スイッチタンパク质は、细胞内での生体分子の机能解明に贡献するとともに、生体内において、任意の场所に细胞を集める技术や、任意の场所で细胞を増殖?分化?死灭させる技术、任意の组织で遗伝子治疗を行う技术等への展开が期待されます。

论文情报

Fuun Kawano, Hideyuki Suzuki, Akihiro Furuya, Moritoshi Sato, "Engineered pairs of distinct photoswitches for optogenetic control of cellular proteins", Nature Communications Online Edition: 2015/2/24 (Japan time), doi:10.1038/ncomms7256.
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