Research Abstract

光遺伝学とin vivoイメージングに利用可能な赤色蛍光タンパク質を基盤としたcAMPセンサー

Red fluorescent protein-based cAMP indicator applicable to optogenetics and in vivo imaging

2017年8月4日 Scientific Reports 7 : 7351 doi: 10.1038/s41598-017-07820-6

光遺伝学と<i>in vivo</i>イメージングに利用可能な赤色蛍光タンパク質を基盤としたcAMPセンサー

cAMPはさまざまな生理現象に関わるセカンドメッセンジャーである。cAMPセンサーとして利用できる蛍光色の種類を増やすために、本研究では赤色蛍光タンパク質を基盤としたcAMPセンサーを開発し、「Pink Flamindo(Pink Fluorescent cAMP indicator)」と名付けた。Pink Flamindoは、567 nmの励起ピークと590 nmの蛍光ピークをもつ遺伝子コード型センサーで、その蛍光強度はcAMPにより4.2倍上昇した。光活性化型アデニル酸シクラーゼに青色光照射することで産生させたcAMPの生細胞における時空間イメージングや、緑色Ca2+センサー(G-GECO)とのデュアルカラーイメージングもPink Flamindoにより可能となった。さらに、2光子励起顕微鏡を用いて、マウス大脳皮質のアストロサイトにおけるcAMP動態をin vivoイメージングすることにも成功した。Pink Flamindoは、動物個体や光遺伝学を用いたcAMP動態を基礎とする細胞内シグナル伝達の研究を今後さらに加速させていくであろう。

Kazuki Harada, Motoki Ito, Xiaowen Wang, Mika Tanaka, Devina Wongso, Ayumu Konno, Hirokazu Hirai, Hajime Hirase, Takashi Tsuboi and Tetsuya Kitaguchi

Corresponding Authors

坪井 貴司
東京大学大学院 総合文化研究科 生命環境科学系

北口 哲也

cAMP is a common second messenger that is involved in various physiological processes. To expand the colour palette of available cAMP indicators, we developed a red cAMP indicator named “Pink Flamindo” (Pink Fluorescent cAMP indicator). The fluorescence intensity of Pink Flamindo increases 4.2-fold in the presence of a saturating dose of cAMP, with excitation and emission peaks at 567 nm and 590 nm, respectively. Live-cell imaging revealed that Pink Flamindo is effective for monitoring the spatio-temporal dynamics of intracellular cAMP generated by photoactivated adenylyl cyclase in response to blue light, and in dual-colour imaging studies using a green Ca2+ indicator (G-GECO). Furthermore, we successfully monitored the elevation of cAMP levels in vivo in cerebral cortical astrocytes by two-photon imaging. We propose that Pink Flamindo will facilitate future in vivo, optogenetic studies of cell signalling and cAMP dynamics.