東京大学大学院理学系研究科化学専攻
Department of Chemistry, School of Science, The University of Tokyo
助教 Assistant professor

nasu@chem.s.u-tokyo.ac.jp

A01
神経グリア間代謝相互作用を解明する乳酸光制御ツールの開発

研究内容

「神経細胞の活動を支える主要なエネルギー源はアストロサイト由来の乳酸である」というこれまでのmetabolismの常識を覆す説が近年提唱されている. この仮説を検証するにはグリア・神経ネットワーク中の乳酸動態を「観る」と共に「操る」必要があった. これまでの研究で, 申請者はタンパク質工学の手法を駆使して高性能蛍光乳酸センサーLACCOシリーズを世界に先駆けて開発した. LACCOシリーズの開発は乳酸動態を「観る」ことを可能にしたが, 開発の困難さから乳酸動態を「操る」方法がなかった. そこで本研究では, 乳酸動態を高時空間分解能で「操る」ことを可能にする光操作ツールPA-LACCOの開発を目的とする. 本研究で開発されるPA-LACCOは, これまでのLACCOシリーズと組み合わせることで乳酸分子によるアストロサイト−神経細胞間のエネルギー伝達を直接実証することを初めて可能にし, これまで検証困難であったグリア機能のデコーディングを実現する.

研究概略図

代表業績

1. Hashizume R., Fujii H.#, Mehta S.#, Ota K.#, Qian Y., Zhu W., Drobizhev M., Nasu Y.*, Zhang J., Bito H., Campbell R. E.*, “A genetically-encoded far-red fluorescent calcium ion biosensor derived from a biliverdin-binding protein”, Protein Science, 31, e4440 (2022).

2. Nasu Y., Murphy-Royal C., Wen Y., Haidey J., Molina R. S., Aggarwal A., Zhang S., Kamijo Y., Paquet M., Podgorski K., Drobizhev M., Bains J. S., Lemieux M. J., Gordon G. R., Campbell R. E.*, “A genetically encoded fluorescent biosensor for extracellular L-lactate”, Nature Communications, 12, 7058 (2021).

3. Nasu Y.#, Shen Y#., Kramer L., Campbell R. E.*, “Structure- and mechanism-guided design of single fluorescent protein-based biosensors”, Nature Chemical Biology, 17, 509−518 (2021).

4. Nasu Y., Asaoka Y., Namae M., Nishina H., Yoshimura H., Ozawa T.*, “Genetically Encoded Fluorescent Probe for Imaging Apoptosis in Vivo with Spontaneous GFP Complementation”, Analytical Chemistry, 88, 838−844 (2016).

5. Nasu Y., Benke A., Arakawa S., Yoshida G. J., Kawamura G., Manley S., Shimizu S.,　Ozawa T.*, “In Situ Characterization of Bak Clusters Responsible for Cell Death Using Single Molecule Localization Microscopy”, Scientific Reports, 6, 27505 (2016).