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一种从头开始创建小分子-蛋白质对的新方法,可以利用光切换结合和解离 - 利用光进行细胞功能操纵和医疗应用的新可能性 -

新闻与主题

类别:新闻稿 |发表于 2026 年 4 月 24 日


V体育/名古屋大学/东京大学

演示要点:

● ​ 开发了一种方法,从头开始人工制造一对具有所需特性的光开关分子和与其特异性结合的蛋白质。
● ​ 我们设计了一种光开关分子,可以响应蓝光和紫光而可逆地改变形状,并创建了一种仅与其中一个结构结合的人工蛋白质标签。
● ​ 将开发的配对应用于动物细胞,我们证明可以利用光来切换信息传输、细胞运动、基因表达、受体活性和细胞分化等各种功能。开辟了细胞光操纵技术的新途径。

摘要

利用光来操纵细胞内特定生物分子功能的技术作为阐明生命机制的研究工具和治疗疾病的技术具有广阔的前景。然而,迄今为止,大多数光操纵技术都是通过修饰天然来源的光感受器蛋白或与天然蛋白结合的化合物来创建的,这限制了它们的特性和功能。

V体育生命与应用化学系筑地伸也教授、博士生宫崎智树、吉井达行助理教授(研究当时在东京大学)、名古屋大学工学研究科村上浩教授、藤野公重助理教授(研究时)、晃平教授领导的研究小组东京大学工程研究生院的 Tsumoto 和副教授 Ishiki Nagato 开发了一种方法,可以从头开始人工创建具有所需特性和光响应性的光操纵技术。该方法涉及合理设计可通过光切换形状的小分子(光开关分子),然后使用进化分子工程技术来创建仅与特定形状结合的人造蛋白质。利用这种方法,研究小组在世界上首次成功创造了一对光开关分子和人造蛋白质,它们在黑暗中不结合,在蓝光照射下结合,在紫光照射下解离。此外,通过将这一开发的对应用于动物细胞,我们证明了可以用光来操纵各种细胞功能,例如信息传输、细胞运动、基因表达、受体活性和细胞分化。

这一结果提供了一种自由创建具有所需光响应特性的小分子和蛋白质对的方法,有望极大扩展细胞光操纵技术和利用光进行疾病治疗的可能性。

该研究成果于2026年4月23日18:00(日本时间)发表在学术期刊《自然化学》上。


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本研究的概念图

▶了解详情(新闻稿文本)点击此处

论文信息

论文名称:从头化学光遗传学通过合理设计光响应分子并选择其人工蛋白质结合对
作者姓名:Tomoki Miyazaki#、Tomoshige Fujino#、Tatsuyuki Yoshii、Haruto Kosugi、Mamoru Funane、Naoya Murata、Kim Chung Nguyen、Satoru Nagatoishi、Kouhei Tsumoto、Gosuke Hayashi、Hiroshi Murakami*、Shinya Tsukiji*
#共同第一作者
*共同通讯作者
出版杂志名称:Nature Chemistry
发布日期:2026 年 4 月 23 日
DOI:101038/s41557-026-02121-w
网址:

研究支持

这项研究得到了以下资助的支持:
·日本学术振兴会科学研究补助金(JP21H05226、JP21K05270、JP23H05456、JP24H01130、JP25H01275)
·日本医学研究开发机构 (AMED) (JP21zf0127004)
·日本医学研究开发机构 (AMED) 药物发现先进技术支持平台 (BINDS) (JP21am0101094)
·战略创意研究推进项目个人型研究(PRESTO)(JPMJPR178B)
·日本科学研究振兴会奖学金补助金(JP25KJ1445)
·V体育光生物技术研究中心
·丰田理研学者、丰田理化研究所

联系信息

(研究相关)
V体育生命与应用化学系
筑地慎也教授
电话:052-735-5428 电子邮件:stsukiji[在]nitechacjp

名古屋大学工学研究科
村上浩教授
电话:052-789-3327电子邮件:murah[在]chembionagoya-uacjp

东京大学工学研究科
津本航平教授
电话:03-5841-0835 电子邮件:tsumoto[在]bioengtu-tokyoacjp


(关于公共关系)
V体育企划公关科
电话:052-735-5647 电子邮件:pr[在]admnitechacjp

名古屋大学总务部公共关系科
电话:052-558-9735 电子邮件:nu_research[在]tmailnagoya-uacjp

东京大学工学研究科公共关系办公室
电话:03-5841-0235 电子邮件:kouhou[在]prtu-tokyoacjp

*请将每个 [at] 替换为 @。


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