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ヒストン修飾酵素の活性を検出する新規蛍光プローブの開発

Research Project

Project/Area Number 14J00565
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Bio-related chemistry
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

馬場 玲輔  大阪大学, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsヒストン脱アセチル化酵素 / 発蛍光プローブ / ペプチド / エピジェネティクス
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ワンステップの簡便な操作でHDAC活性を蛍光検出できるプローブの開発に取り組んできた。HDACによる基質リジンの脱アセチル化により、求核性のアミノ基が生成する点に着目し、プローブK4(Ac)-CCBをデザインした。K4(Ac)-CCBは、HDACの天然基質であるヒストン由来ペプチドと、蛍光色素であるクマリン誘導体から構成されている。ペプチドには、酵素反応部位としてN末端から4番目にアセチルリジンを導入した。また、活性検出の蛍光スイッチとしてクマリンの7位のヒドロキシル基を炭酸エステル化し、酵素反応前のプローブの蛍光を消光させた。プローブの酵素活性検出原理は次の通りである。まず、K4(Ac)-CCBがHDACにより脱アセチル化されるとK4側鎖に求核性アミノ基が生成し、分子内で炭酸エステルに求核攻撃する。これにより、クマリンからアミンへエステル転移反応が進行し、消光していたクマリン誘導体の蛍光が回復すると考えた。合成したプローブにHDACを添加すると、酵素反応に続き、期待通り転移反応が進行し蛍光強度の上昇が確認された。これにより、HDAC活性を混ぜるだけのワンステップの操作で検出することが世界で初めて可能となった。
続いて、上記の分子内転移反応を用いた発蛍光スイッチの汎用性を検証するために、プローブに導入するペプチド配列長を変えた、40種類のプローブライブラリを作製した。合成したプローブすべてにおいて転移反応の進行が確認され、HDAC活性を蛍光検出することができた。さらに、検出速度の大幅な向上も達成した。
以上より、分子内エステル転移反応が汎用的な発蛍光スイッチであることを証明し、ヒストン修飾酵素の活性を従来法よりも極めて簡便に検出できるツールの開発に成功したと言える。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2015 2014

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Intramolecular Long-distance Nucleophilic Reactions as a Rapid Fluorogenic Switch Applicable to Detection of Enzymatic Activity2015

    • Author(s)
      Reisuke BABA, Yuichiro HORI, Kazuya KIKUCHI
    • Journal Title

      Chem. Eur. J.

      Volume: 21 Issue: 12 Pages: 4695-4702

    • DOI

      10.1002/chem.201406093

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Redesign of Fluorogenic Probes for Detection of Histone Deacetylase Activity2014

    • Author(s)
      Reisuke BABA, Yuichiro HORI, Kazuya KIKUCHI
    • Organizer
      EMBO Conference Series, Chemical Biology 2014
    • Place of Presentation
      Heidelberg, Germany
    • Year and Date
      2014-08-20 – 2014-08-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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