Turn-on fluorescent labeling of target protein at a specific lysine residue and formation of protein cross-link with fluorescence for therir application to protein studies

• Project/Area Number: 18K05319
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37010:Bio-related chemistry
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Aso Mariko 九州大学, 薬学研究院, 准教授 (30201891)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: リジン修飾 / 環境応答型蛍光 / 反応性核酸 / ソルバトクロミック蛍光 / 蛋白質修飾 / 蛍光 / リジン残基 / 蛋白質 / リジン / 蛍光修飾 / DNA

Outline of Final Research Achievements

We investigated new molecules which convert lysine residue in target protein into environment sensitive fluorophore and provide fluorescent-labeled proteins to monitor protein interaction. Fluorescent labeling of nucleic acid binding protein proceeded with the molecule carrying nucleic acid. Difference in fluorescence intensities was observed between modified proteins in the free and DNA bound forms. Introduction of substituents into fluorophore provided new molecules and fluorophore more stable than the original compound was obtained. We also studied molecules which convert lysine into fluorophore with other functions.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今回開発したリジン修飾分子は蛋白質親和性の核酸部をもち、標的蛋白質に結合し、緩和な条件でリジン残基を環境応答型蛍光基に変換することができた。修飾蛋白質は核酸の結合の有無により、蛍光強度の変化がみられることが分かり、蛋白質相互作用の検出する分子設計の妥当性を示した。また安定性が向上した蛍光分子や異なる物性を持つ蛍光分子を見出し、これらを生成する修飾分子の合成法を確立した。これらの成果により本手法を用いた蛋白質修飾の更なる展開が可能となった。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis of dendritic bisphosphonates as bone targeting ligands (2018)
  • Author(s): Shimoda Kazuma、Mitsuoka Takahiro、Ueda Kenta、Suemune Hiroshi、Hirai Go、Aso Mariko
  • Journal Title: Tetrahedron Letters Volume: 59 Issue: 51 Pages: 4528-4531
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2018.11.028
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fluorescence Tumor-Imaging Using a Thermo-Responsive Molecule with an Emissive Aminoquinoline Derivative (2018)
  • Author(s): Araki Takeru、Fuchi Yasufumi、Murayama Shuhei、Shiraishi Ryoma、Oyama Tokimi、Aso Mariko、Aoki Ichio、Kobayashi Shigeki、Yamada Ken-ichi、Karasawa Satoru
  • Journal Title: Nanomaterials Volume: 8 Issue: 10 Pages: 782-782
  • DOI: 10.3390/nano8100782
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] リジン残基をソルバトクロミック蛍光基へ変換する標的親和性ベンズアルデヒド誘導体の合成と評価 (2023)
  • Author(s): 麻生 真理子, 劉 怡萱, 阿部 由紀子, 田畑 香織
  • Organizer: 日本化学会第１０３春季年会
• [Presentation] 反応性核酸を用いた蛋白質ソルバトクロミック蛍光修飾-蛍光基の物性、修飾反応に及ぼす置換基の影響 (2022)
  • Author(s): 麻生真理子, 劉 怡萱, 堂薗拓真, 田畑香織, 阿部由紀子
  • Organizer: 第１６回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] 環境応答型solvatochromic蛍光分子で修飾したDNA結合性蛋白質の評価 (2021)
  • Author(s): 麻生 真理子, 田畑 香織, 阿部 由紀子, 谷口 陽祐, 佐々木 茂貴
  • Organizer: 第１５回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] 反応性核酸を用いた蛋白質蛍光修飾法の開発-構造、物性、反応性相関の検討- (2021)
  • Author(s): 劉怡萱, 阿部由紀子, 麻生真理子
  • Organizer: 第３８回日本薬学会九州山口支部大会
• [Presentation] DNA-蛋白質クロスリンク形成に応用可能な反応性核酸の開発 (2021)
  • Author(s): 堂薗拓真, 金城綾香, 阿部由紀子, 麻生真理子
  • Organizer: 第３８回日本薬学会九州山口支部大会
• [Presentation] 反応性核酸を用いた蛋白質のTurn-on型蛍光修飾法の開発 (2020)
  • Author(s): 阿部 由紀子、劉 怡萱、麻生 真理子
  • Organizer: 第14回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] 反応性核酸を用いた環境応答型solvatochromic蛍光分子の蛋白質への導入と修飾蛋白質の評価 (2020)
  • Author(s): 麻生 真理子、金城 綾香、田畑 香織、阿部 由紀子、谷口 陽祐、佐々木 茂貴
  • Organizer: 第14回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] 反応性核酸を用いた、ターンオン蛍光を伴う部位特異的リジン修飾 (2019)
  • Author(s): 麻生真理子、金城 綾香、阿部 由紀子、谷口 陽祐、佐々木 茂貴
  • Organizer: 第13回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] Labeling of DNA-interacting protein using oligodeoxynucleotides that induce solvatochromic fluorophore (2019)
  • Author(s): Mariko Aso, Ayaka Kinjo, Yukiko Abe, Yosuke Taniguchi, Shigeki Sasaki
  • Organizer: The 46 th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis and Reaction of Oligodeoxynucleotides that Induce Solvatochromic Fluorescent Lactam by Lysine Modification (2019)
  • Author(s): M. Aso, A. Kinjo, Y. Abe, Y.Taniguchi, S. Sasaki
  • Organizer: 日本化学会第９９春季年会
• [Presentation] Synthesis of Oligodeoxynucleotides for Lysine Modification to Induce Solvatochromic Fluorescent Lactam (2018)
  • Author(s): M. Aso, C. Gatanaga, C. Ota, G. Hirai, Y.Taniguchi, S. Sasaki
  • Organizer: 45th International symposium on nucleic acids chemistry
  • Int'l Joint Research