線を照射すると，大腸菌が発光し，緑色の蛍 光色が浮かび上がる。その幻想的な光景に， 誰もが感嘆の声を上げる瞬間である。 もちろん，これは普通の大腸菌ではない。 遺伝子組換え技術によって，発光生物である オワンクラゲの緑色蛍光タンパク質（gfp， このページでは『ホタルの雑学』として、「1、ホタルが【光る】のはなぜ？／理由・仕組み」「2、【ほかの発光生物】と比べてどう？」「3、【死んでも】光る？」の3つを中心に、”わかりやすく・簡単に” まとめています。気になる疑問を【2分】で解消！ しかしながらオワンクラゲの蛍光・発光の原理はルシフェリンとは全く違っていました。細胞内のカルシウムの濃度を感知して発光するイクオリンというタンパク質が青色に光るとともに、その青色光のエネルギーがgfpに移動しgfpは緑色に蛍光します。 オワンクラゲの採集とその発光物質イクリオンの抽出作業は、10数年間、毎年夏になると、氏の家族と研究グループが大陸を横断し、クラゲ採りのシーズンを過ごした。クラゲ採りは朝6時に開始。グループの一部は8時にクラゲの発光部分を切り取る作業。 オワンクラゲをはじめ、チョウチンアンコウやホタルなどの光る生き物を紹介している第1部、ノーベル化学賞の受賞理由であるgfpの発見と改良について説明している第2部、gfpの応用例を紹介している第3部から本書は構成されている。 このオワンクラゲの体内では、まずはイクオ リンというタンパク質がエネルギーを使って青 い光を発光し、この青い光を今度はgfpが蛍 光とよばれる仕組みによって緑色の光に変えて います。gfpは、20種類のアミノ酸が240個 オワンクラゲAequorea Victoriaから世界で初めて単離 された緑色蛍光タンパク質GFP（green fluorescent pro-tein）は，238 アミノ酸残基から構成され，中心に位置 する一本のαへリックスを11本のβストランドが取り 囲んだいわゆる“βcan” 構造をとっている（図1a）．そ 発光の基となるルシフェリンは、オワンクラゲやホタルイカなどの場合は餌のプランクトンから取り込んでいるのですが、ホタルやきのこ類は生体内から同成分が抽出されていることから、自分の体内で合成が可能なようです。 それに対して発光能力を持つ海洋生物の多くは、発光物質としてほぼ共通でセレンテラジンを使っている。セレンテラジンは、オワンクラゲから初めて見つかり、その後、サンゴやイカ、魚など9つの門に属する20以上の動物群で発見されてきた。 下村博士はオワンクラゲの発光の仕組みを解明するため、 100万匹前後のオワンクラゲ を実験に用いたそうです。 また、面白い点は、元々はオワンクラゲが光る仕組みを解明することが目的で、それをラベル化に使う予定は全くなかったそうなのです。 クラゲにはいろいろな種類のクラゲがおりその種類は3000種類以上だと言われています。 クラゲは自ら光る生物と言われており、その理由についてもまとめてみました。 のが北太平洋沿岸水域に生息するオワンクラゲ（Aequorea victoria；Av）に由来するGFPです。AvGFPは初めて精製、ク ローニングされた自家発光タンパク質であり、生細胞系アッセ イに適したタンパク質の一つです。 それに対して発光能力を持つ海洋生物の多くは、発光物質としてほぼ共通でセレンテラジンを使っている。セレンテラジンは、オワンクラゲから初めて見つかり、その後、サンゴやイカ、魚など9つの門に属する20以上の動物群で発見されてきた。 ｢オワンクラゲという発光クラゲからの生物発光タンパク質、イクオリンの抽出・ 精製と性質｣ GFPの発見 「緑色蛍光タンパク質（Green fluorescent protein, GFP）の発見と開発」に対して 2008年ノーベル化学賞 受賞理由 受賞者 GFPの遺伝子とはオワンクラゲが発光する元になる蛍光タンパク質を つくる遺伝子で，この蛍光タンパク質は日本人の下村脩（おさむ）先生によ って1961年，紫外線が当たると緑色に光る「緑色蛍光タンパ … オワンクラゲはお椀を逆さまにしたような透明のクラゲです。お椀の縁に発光するタンパク質があり、傘の縁が緑色に発光する。緑色蛍光タンパク質は日本の下村脩氏によって発見され、医療の世界で自然由来の目印「マーカー」として利用されています。 オワンクラゲは、青色に光るイクオリンという発光タンパク質と、緑色に光る緑色蛍光タンパク質（gfp）を持っています。 2つ目の緑色蛍光タンパク質は、自力で発光しているわけではなく、光を受けてはじめて蛍光を発します。 gfp発見への道を開いたのは下村氏で、1960年代に米国の西海岸で数十万匹のクラゲを収集・解剖して、オワンクラゲの発光源であるgfpを特定した。 オワンクラゲが難しいと言われています。 実際に光っているのを見ることは非常にリングのように緑色に発光します。 ただ、刺激を受けると生殖腺が、外周を縁取るかさまにしたような形がその名の由来で、べて生活しています。 GFP とはオワンクラゲから単離された緑色の蛍光を発する蛋白質である (Fig. 下村博士はウミホタルの生物発光（ルシフェリン）の研究で頭角を現し、その後オワンクラゲの生物発光に着手。オワンクラゲから緑色蛍光タンパク質（GFP: green fluorescent protein）やイクオリンを発見した。でも当時はそれほど注目されなかった。 （オワンクラゲ） こちらはオワンクラゲ。2008年に下村脩氏が、オワンクラゲのもつ「緑色蛍光タンパク質」の研究で、ノーベル化学賞を取ったことで一躍脚光を浴びました。 オワンクラゲをはじめ、チョウチンアンコウやホタルなどの光る生き物を紹介している第1部、ノーベル化学賞の受賞理由であるgfpの発見と改良について説明している第2部、gfpの応用例を紹介している第3部から本書は構成されている。 ルシフェラーゼなどの化学発光タンパク質の発光シグナルが弱い理由 は、発光効率が低いためであることが既に明らかになっています。例えば 上述のRLucの場合、発光効率は約5%であり、これは代表的な蛍光タンパク質GFPのそれの 1/10以下です。 オワンクラゲで知られるノーベル化学賞を紹介する一冊。 下村 脩博士が発見した光るタンパク質(gfp)の秘密を本書で解き明かします。 主役となる蛍光たんぱく質の発見から、最先端での利用までを、気鋭の大学院生らを中心とする若手研究者が執筆。 近年，遺伝子の構造と機能に関する研究は飛躍的に進展し，ゲノム創薬やオーダーメード医療などが現実の時代となってきた。生命科学の情報はテレビや新聞，雑誌で紹介されることも多く，正しい知識や概念をもつことが大変重要になってきている。遺伝子発現の仕組みについては実験が難しかったが，最近では高等学校でも実験可能なキットが発売されている。本稿ではその実践例を紹介したい。 この実験を行うにあたっては法令に基づく拡散防止措置を取らなければならないが，その理由や遺伝子を扱 … 緑色蛍光タンパク(Green Fluorescent Protein:GFP)とは、 オワンクラゲ(Aequorea victoria)から単離されるタンパク質の一種です。 ノーベル賞受賞者の一人、下村脩教授は「オワンクラゲがなぜ光るのか」ということに興味を持ち、その謎を解明すべく研究に着手しました。そして1962年にGFPの単離・精製に成功しました。 家族総出で海にクラゲを捕りに行き数十万匹もの数を捕った、という逸話は既に各報道で有名になっています。当時から応用などは一切考えておらず、純粋な知的好奇心からの研究だっ … 化学発光はケミルミネッセンス (chemiluminescence) とも呼ばれ、化学反応により生じたエネルギーが光として放出される現象です。化学発光のほとんどに酸化反応が関わっており、酸化によって生成した過酸化物の分解の際に生じる化学エネルギーが蛍光物質の励起状態（分子内の電子が励起したエネルギーの高い状態）を生じてその蛍光を放ちます。励起される蛍光物質の種類に応じて様々な色の発光が観察されます。物質 … どうしてオワンクラゲは光るのだろう→他の魚は相手を威嚇するためにひかるものがあるが、オワンクラゲの光る理由はわかっていない。 この実験用GFPキットの費用はどのくらいですか→いろいろ特許が登録されているので比較的高価です。 さて、このオワンクラゲですが 2008 年にノーベル化学賞を受賞した 下村修先生 の 研究材料として用いられ有名となりました！ なぜオワンクラゲが研究材料として用いられたのか？ それはこのクラゲの ある特徴 が注目されたからです。 それは…。 なんと！ 1)。野生型 GFP は、395 nm の光で励 起され、509 nm の光を蛍光として発する。分子質量は 27 kDa、等電点は 5.6 である。 GFP はなぜ光るのか？