高感度過酸化水素検出系の構築に基づく生理的過酸化水素産生の可視化

• Project/Area Number: 12J06170
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: ケミカルバイオロジー
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 安保 真裕 九州大学, 医学研究院, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,630,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2012: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 過酸化水素 / 蛍光イメージング / 蛍光プローブ / タグタンパク質

Outline of Annual Research Achievements

過酸化水素は生体内においてシグナル伝達因子として働く重要な分子であり、これに対する高感度な検出系を開発することは生物学において重要な課題である。過酸化水素の生体内における産生は、短時間かつ局所的であり、細胞内においていつどこで過酸化水素が産生されたかを知る必要がある。そこで私は、有機小分子に基づく過酸化水素に対する蛍光プローブとタグタンパク質技術を融合することで高い時空間分解能と高い感度を両立する検出系を開発できるものと考え、研究を行った。
私はこれまでに、SNAP-tagをラベル化可能な過酸化水素検出蛍光プローブであるNBzF-BGの開発に成功し、RAW264.7マクロファージから貪食時に食胞内へと産生される生理的な過酸化水素産生の可視化を行った。このファゴソーム膜の蛍光シグナル上昇はファゴソーム毎に様々で、シグナル上昇の様子は一様ではない様子が観察された。このように、タンパク質タグと小分子蛍光プローブを組み合わせることで、プローブの局在を制御し、部位特異的な過酸化水素の生理的な産生の様子を高い空間分解能で観察することに成功した。
三年目においては、本成果を論文へとまとめ、学術誌への発表を行った。本論文は化学専門誌Analytical Chemistryに採択された。私は本研究の目標である部位特異的な過酸化水素可視化系の開発を達成した後、Boston Collegeへと移り、質量分析に基づいてシステインの酸化修飾を定量的に調べる手法の開発に着手した。光照射によって活性化されるシステイン反応性プローブを開発し、生細胞において高い時間分解能でのシステインのラベル化を達成し、A431細胞においてEGF刺激で産生される活性酸素により酸化修飾を受けるシステインを網羅的に明らかにした。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Visualization of Phagosomal Hydrogen Peroxide Production by a Novel Fluorescent Probe That Is Localized via SNAP-tag Labeling (2014)
  • Author(s): Masahiro Abo, Reiko Minakami, Kei Miyano, Mako Kamiya, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano, and Hideki Sumimoto
  • Journal Title: Analytical Chemistry Volume: 86 Issue: 12 Pages: 5983-5990
  • DOI: 10.1021/ac501041w
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Development of A Caged Cysteine-Reactive Probe for Characterizing Physiological Reactivity of Cysteine (2015)
  • Author(s): Masahiro Abo, and Eranthie Weerapana
  • Organizer: Experimental Biology 2015
  • Place of Presentation: Boston
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-04-01
• [Presentation] Development of Fluorescence Probes and Application to Live Cell Imaging (2012)
  • Author(s): 安保真裕
  • Organizer: 第33回 内藤コンファレンス
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2012-06-28