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ウナギから新蛍光タンパク

脊椎動物に同定された最初の蛍光タンパク



寿司で人気のウナギはバイオイメージングを進歩させる。

Monya Baker
13 June 2013


青色光が照らされると、このウナギは緑色に輝く――このトリックをさせる分子は他の現生生物に見られるどれとも違う。
Akiko Kumagai & Atsushi Miyawaki


ニホンウナギ(Anguilla japonica)は生物学者に美味しい寿司スナック以上の贈りものをした。その筋繊維は脊椎動物に同定された最初の蛍光タンパクを産生すると研究者たちはセル誌(Cell)に報告した。

蛍光タンパクは機械工にとってのレンチと同じぐらい生物学者にとって標準的な道具だ。それ自身では光を発しないが、照明を当てると輝く。2008年のノーベル化学賞はそのような分子の発見と発展を表して贈られた。蛍光タンパクはタンパクに標識をつけたり、遺伝子がどのように発現するかを追跡するのに使われている。それらの分子はさまざまな色と明るさの光を発するように開発されてきたが、今まで自然界で発見されたものはすべて非脊椎動物からで、主に微生物、クラゲ、およびサンゴからだった。

ウナギタンパクの存在への最初の手がかりが現れたのは2009年のことだ。この年、鹿児島大学(日本)でウナギの栄養を研究する食物化学者の林征一と戸田佳文が、脂の多いウナギ組織への脂質輸送を追跡し、ウナギの筋肉が青色光が照らされたときに緑色に輝いて自然に蛍光したことを報告した。それから彼らは原因タンパクの少しの断片を単離した。これは理化学研究所(日本、和光)の分子生物学者、宮脇敦史の興味を引いた。彼はクラゲとサンゴからの蛍光タンパクに新しい特性を同定し発展させていた。

最新の研究のなかで、宮脇と彼の共同研究者たちはこの分子をコードする遺伝子を同定し、この新しいタンパクを「ウナギ」にちなんで、UnaGと名づけた。「ウナギ」はウナギの日本語で、世界中の寿司愛好家になじみがある名前だ。


青色光下で蛍光する、若いニホンウナギ(Anguilla japonica)の切片。
Ryoko Ando & Atsushi Miyawaki


「ウナギがそんな明るい蛍光タンパクを持つだなんて考えた人はいなかったと思う」とアルバータ大学(カナダ、エドモントン)のタンパクエンジニア、ロバート・キャンベル(Robert Campbell)は話す。そしてUnaGは独自のクラスに属する、と彼は話す。「それは[他の蛍光タンパクと]まったく違う。同じだと指摘できるところが何もない」

たとえば、従来の緑色蛍光タンパク(GFP)がするように、タンパク配列の一部である「発色団」で光を発するのではなく、UnaGはビリルビンと呼ばれる自然に生じる小さな分子と結合するときに蛍光する。ビリルビンはヘモグロビンの分解生成物で、肝機能を評価して黄疸などの病気を診断するのに何十年も病院の検査で使われてきた。

UnaGはGFPと違って、細胞内での酸素レベルが低いときでも明るく蛍光する点でも普通ではない。これは癌性腫瘍内部の無酸素的領域を視覚化するのに有用だ、とキャンベルは話す。

海中で輝く
2007年、別の研究者グループがナメクジウオに蛍光タンパクを発見した。ナメクジウオは脊椎動物に近縁な、いくぶんウナギに似た小さな海洋生物である。しかしそのタンパクはサンゴとクラゲで見つかったものと同じクラスに属する。

ニホンウナギは川で成熟し、産卵のために遠洋へ移動する。そしてUnaGは筋肉中で機能することによって長距離回遊に役立っているのかもしれない。ヨーロッパウナギとアメリカウナギ(Anguilla anguillaAnguilla rostrata)も長距離を回遊し、宮脇と彼の共同研究者たちはこれらのウナギもUnaGを産生することを発見した。海から川へと移動する若いニホンウナギは、このタンパクを豊富に産生するので、それらは青色光を照射すると美しく輝く、と宮脇は話す。

チームはUnaGがヒトの血清中のビリルビンを測定するのに使えることを示し、このアプローチが少ない血液サンプルしか必要としないより簡単でより敏感なテストとなることを示唆した、と宮脇は話す。

宮脇によると、次のステップはUnaG遺伝子をラボのマウスに挿入し、それらが正常に成長するかを見ることになる。UnaGはヒトなどの動物に見られる脂肪酸結合タンパクのファミリーのメンバーであるが、他に実験で蛍光したものはない、と宮脇は話す。

Nature News
First fluorescent protein identified in a vertebrate
Monya Baker, 13 June 2013
Nature doi:10.1038/nature.2013.13190

原論文
Akiko Kumagai, Ryoko Ando, Hideyuki Miyatake, Peter Greimel, Toshihide Kobayashi, Yoshio Hirabayashi, Tomomi Shimogori, Atsushi Miyawaki
A Bilirubin-Inducible Fluorescent Protein from Eel Muscle
Cell, 13 June 2013
10.1016/j.cell.2013.05.038
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