Development of fluorescent probes highly sensitive to membrane potential and their design principles
| Project/Area Number |
19K05729
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 37030:Chemical biology-related
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
Oba Toru 宇都宮大学, 工学部, 教授 (30291793)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 蛍光プローブ / 膜電位 / 神経細胞 / 超分子 / ケミカルバイオロジー / イメージング / エレクトロクロミズム |
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| Outline of Research at the Start |
精神疾患や認知症、神経疾患の克服は，我が国の重要取り組み事項とされている。神経細胞の診断技術（イメージング）は脳研究の重要なツールであるが，広範囲の微弱な神経活動（活動電位）を高感度で可能にする蛍光プローブはまだない。そこで本研究では，広範囲の神経細胞の活動電位を，高感度でイメージングできる膜電位感受性蛍光色素を開発するとともに，その分子設計指針の確立を目的とする。
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| Outline of Final Research Achievements |
To overcome psychiatric disorder or dementia, this study aims at developing highly sensitive voltage-sensitive fluorescent dyes for study and diagnosis of nerve cell networks. We found a new method to evaluate voltage-sensitivity of the dyes by utilizing micellar dipole potential. Exploration of the voltage-detecting part indicated that a quinoline-based dye with a dimethylaminophenylethynyl moiety as a promising structure. We successfully synthesized a new bodipy dye with this voltage-detecting part, and confirmed their voltage-sensitivity. We also obtained boron-containing amino-acid analogs that can be used to link the dyes to lipids or proteins.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
①高感度な膜電位感受性蛍光色素の新たな分子設計指針を得ることができた。すなわち、電位検出部位と蛍光発色団を分離し、電子移動消光などにより速やかに励起エネルギーを散逸させることによって、感度と光安定性とを両立させることである。②この色素は神経細胞の診断の他にも、心筋のイオンチャネル標的薬のスクリーニングや、ミトコンドリア病の診断、ウイルスの侵入や放出に伴う細胞膜の変化の検出にも応用を期待できる。③新たに合成したホウ素化合物は、抗がん剤原料などにも応用できるだろう。
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Report
(4 results)
Research Products
(25 results)
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[Journal Article] Synthesis of green fluorescent protein chromophore analogues for interdisciplinary learning for high school students2019
Author(s)
Shiho Numanoi, Makiko Hashimoto, Sonoko Hashimoto, Katsunori Kazawa, Ryo Sakaguchi, Kota Miyata, Rino Iwakami, Takahiro Mitome, Shintaro Anju, Ryo Shinotsuka, Toru Oba
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Journal Title
J. Chem. Educ.
Volume: 96
Issue: 3
Pages: 503-507
DOI
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Peer Reviewed
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