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Development of a direct quantification method for NADP+ using fluorescence derivatization reaction of catechol

Research Project

Project/Area Number 20K05561
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

Shibata Takayuki  群馬大学, 大学院保健学研究科, 准教授 (10448491)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
KeywordsNADP+ / 蛍光 / アドレナリン / ペプチド蛍光反応 / カテコール酸化反応 / 蛍光誘導体化反応 / 生体試料 / Zimmerman反応 / ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド / カテコール / 臨床検査
Outline of Research at the Start

本研究では、酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADP+)の直接測定法の開発研究を行う。NADP+は生体内の様々な酸化還元反応に関与する電子伝達体であり、酸化型(NADP+)と還元型(NADPH)の量は細胞の代謝活性を評価するための重要な情報である。しかし、NADP+の測定は、NADPHに変換して間接的に測定する方法が主流であり、簡便性や正確性において問題がある。本研究では、研究代表者が独自に開発した蛍光誘導体化反応を応用し、NADP+を直接定量する技術を開発する。本研究成果により、生体内反応のより詳細な解析が可能になり、生命活動の理解や疾病の診断に役立つと期待できる。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we have developed a method for the direct quantification of NADP+ via fluorometric quantification of the fluorescent products by oxidation of adrenaline by NADP+. As a result, we found that this reaction proceeded rapidly in boric acid buffer solution at pH 8.0. We also found that the hydroxy group at the benzyl position of a side chain, which is attached at 4-position of catechol, is essential, and accelerating the elimination of this hydroxy group leads to the rapid formation of the fluorescent product. Under the optimized reaction conditions, NADP+ could be sensitively detected with high selectivity over NADPH.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生体内酸化還元反応は、細胞の生命活動を司る重要な代謝反応である。中でもNADPHとNADP+の相互変換は多くの反応において補酵素を担っていることから、生体試料に含まれるNADPHとNADP+の分析は生命科学研究や疾病診断において必須の技術である。NADPH検出系は、特徴的な340 nmの最大吸収波長を利用した吸光度法が協力であり、臨床検査にも応用されている。一方、NADP+検出系は、分離技術を使用しない特異的測定法の開発例がない。本研究成果は、高速液体クロマトグラフィー等の分離技術を必要とせず、簡便な吸光度法でNADP+を直接定量できる技術を提供することから、社会的意義が大きいものと考える。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] A Facile Method to Determine Prolidase Activity Using a Peptide-Specific Fluorometric Reaction2023

    • Author(s)
      Tsutomu Kabashima, Nana Hamasaki, Keiko Tonooka and Takayuki Shibata
    • Journal Title

      Chemical and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 71 Issue: 1 Pages: 15-18

    • DOI

      10.1248/cpb.c22-00467

    • ISSN
      0009-2363, 1347-5223
    • Year and Date
      2023-01-01
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Facile Fluorometric Assay of Orotate Phosphoribosyltransferase Activity Using a Selective Fluorogenic Reaction for Orotic Acid2023

    • Author(s)
      Shibata Takayuki、Narita Tomohiro、Suto Yutaka、Yasmin Hasina、Kabashima Tsutomu
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 23 Issue: 5 Pages: 2507-2507

    • DOI

      10.3390/s23052507

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Synthesis and Evaluation of Oligonucleotide-Containing 2′-<i>O</i>-{[(4,5′,8-Trimethylpsoralen)-4′-ylmethoxy]ethylaminocarb-onyl}adenosine as Photo-crosslinkable Gene Targeting Tools2022

    • Author(s)
      Mikame Yu、Sakai Yui、Tahara Ryo、Doi Kinuka、Yamamoto Tsuyoshi、Dohno Chikara、Shibata Takayuki、Yamayoshi Asako
    • Journal Title

      Chemical and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 70 Issue: 10 Pages: 726-730

    • DOI

      10.1248/cpb.c22-00333

    • ISSN
      0009-2363, 1347-5223
    • Year and Date
      2022-10-01
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Facile Method for the Quantification of Urinary Uracil Concentration by a Uracil-Specific Fluorescence Derivatization Reaction2021

    • Author(s)
      Shibata Takayuki、Shimamura Ryosuke、Yamamoto Yuji、Sakurai Hiroki、Fujita Junya、Yamayoshi Asako、Nemoto Toshimitsu、Kabashima Tsutomu
    • Journal Title

      Chemical and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 69 Issue: 8 Pages: 768-772

    • DOI

      10.1248/cpb.c21-00221

    • NAID

      130008070216

    • ISSN
      0009-2363, 1347-5223
    • Year and Date
      2021-08-01
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Selective cross-linking behavior of oligodeoxyribonucleotides containing 2'-O-[N-(4,5',8-trimethylpsoralen-4'- ylmethylcarbamoyl)]adenosine to mutant H-ras DNA2019

    • Author(s)
      A.Yamayoshi, M.Higuchi, Y.Sakai, A.Kobori, T.Yamamoto, T. Shibata, A. Murakami
    • Journal Title

      NUCLEOSIDES, NUCLEOTIDES AND NUCLEIC ACIDS

      Volume: 39 Issue: 1-3 Pages: 119-130

    • DOI

      10.1080/15257770.2019.1677912

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ジヒドロピリミジンデヒドロゲナーゼの活性測定を可能にする基質の合成2022

    • Author(s)
      鈴木里彩, 須藤豊, 輿石一郎, 柴田孝之
    • Organizer
      第69回北関東医学会総会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 中性選択的蛍光色素における蛍光波長の長波長化とpH範囲選択性の向上2021

    • Author(s)
      相澤よしの、直井美徳、須藤豊、柴田孝之
    • Organizer
      第68回北関東医学会総会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 特定のpH領域で発光する新規蛍光物質2020

    • Author(s)
      柴田孝之
    • Organizer
      イノベーション・ジャパン2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 中性領域でのみ発光する新規蛍光色素の合成と蛍光特性の評価2020

    • Author(s)
      直井美徳、須藤豊、柴田孝之
    • Organizer
      第67回北関東医学会総会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 置換基を有する弱酸特異的蛍光ラベル化剤の骨格の探索2020

    • Author(s)
      山浦裕紀、柴田孝之
    • Organizer
      第67回北関東医学会総会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ジヒドロピリミジンデヒドロゲナーゼの逆反応追跡による活性測定2020

    • Author(s)
      山本裕二、輿石一郎、時田佳治、柴田孝之
    • Organizer
      第67回北関東医学会総会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks]

    • URL

      https://www.health.gunma-u.ac.jp/unit/4007.html

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] NADPHを補酵素とする酵素の高感度活性測定法2024

    • Inventor(s)
      柴田 孝之
    • Industrial Property Rights Holder
      柴田 孝之
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2024-046883
    • Filing Date
      2024
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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