ISIR

The Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University

大阪大学
産業科学研究所

LAST UPDATE 2017/02/26

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    永井健治 Takeharu NAGAI
    教授 Professor
  • 所属
    Professional Affiliation

    大阪大学産業科学研究所
    The Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University

    生体分子機能科学研究分野
    Department of Biomolecular Science and Technology
  • 研究キーワード
    Research Keywords

    発光タンパク質
    バイオフォトニクス
    少数性生物学
    グリーンバイオロジー
    Luminescent proteins
    Biophotonics
    Minority biology
    Green biology
研究テーマ
Research Subject
光による生理機能の操作ならびに可視化技術の開発と少数性生物学、グリーンバイオロジーへの展開
Development of biophotonics technology applicable to minority biology and green biology

研究の背景 Background

創薬やテーラーメイド医療、或は持続的な地球環境の保全への応用に繋がる、より包括的な生理現象の理解に迫るためには生きた細胞や組織・個体における個々の生体分子の時間的・空間的な機能動態に関する情報を得る必要があります。特に、光遺伝学(オプトジェネティクス)を駆使して細胞やタンパク質の機能を操作しつつ生体分子反応を可視化して生命現象を理解する研究方法への関心が急速に高まっています。

In order to develop technologies useful for not only drug discovery and tailor-made medicine but also sustainable earth environment, it is essential to comprehensively understand biological phenomena by getting information regarding spatiotemporal biomolecular reactions in live cell and whole organisms. In particular, strong interest in research which applies otogenetic manipulation in conjunction with bioimaging is growing rapidly.

研究の目標 Outcome

蛍光タンパク質や化学発光タンパク質、光感受性タンパク質をエンジニアリングすることで遺伝子にコードされた斥候分子やそれを操作し可視化する顕微鏡の開発を行い、指折り数えることができる程度の少数の要素分子から構成される細胞のナノシステムが協働的に動作し、巨視的なレベルでの頑健な構造・機能を生み出す原理の解明を行います。また、化学発光タンパク質を組み込んだ植物(LEP)を作製し、電力フリーな照明源としての社会実装を目指しています。

The main objective of the research is to figure out principles of how small number biomolecules can cooperatively function to lead to robust phenomena at macro scale level by means of molecular spies that could be made by engineering of fluorescent /chemiluminescent proteins and photosensitive proteins as well as nanoscopic optics that can operate and visualize the molecular spies. In addition, we aim at social implementation of the light-emitting plants (LEP) made by introduction of chemiluminescence-related genes into the plant chromosome, thereby realizing electrical power free light source.

研究図Research Figure

Fig.1. Multicolor fluorescence imaging of cellular compartments in live human cells. Nucleus, mitochondria, endoplasmic reticulum and plasma membrane were labeled Sirius, Venus, mseCFP and mCherry, respectively. Fig.2. We are constructing optical microscopies such as cavityenhanced absorption microscopy for biomolecular imaging without staining, and nanoscopy based on SPoD/ExPAN (super resolution by polarization demodulation/excitation polarization angle narrowing Fig.3. Light-emitting liverworts (Marchantia) that was genemodified by introduction of a gene encoding super-duper greenemitting luminescent protein based on hybrid of chemiluminescent protein and fluorescent protein to increase brightness and emission color.

文献 / Publications

化学発光を利用した生命機能の可視化 化学と生物 49, 555-559 (2011)、回折限界を超えた超解像蛍光顕微鏡 化学 69, 21-26 (2014) Nature Methods 7, 729-732 (2010), Science 333, 1888-1891 (2011), Nature Communications 3, 1262 (2012), Scientific Reports 3, 2629 (2013), ACS Chemical Biology 9, 1197-1203 (2014)

研究者HP