Development of functional fluorescent probe for imaging osteocyte function and 4D nucleomics
| Project/Area Number |
21H04706
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 37:Biomolecular chemistry and related fields
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
菊地 和也 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (70292951)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥42,120,000 (Direct Cost: ¥32,400,000、Indirect Cost: ¥9,720,000)
Fiscal Year 2023: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
Fiscal Year 2022: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
Fiscal Year 2021: ¥15,340,000 (Direct Cost: ¥11,800,000、Indirect Cost: ¥3,540,000)
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| Keywords | 化学プローブ / 蛍光イメージング / 蛋白質ラベル化 / 破骨細胞 / 蛍光プローブ / in vivoイメージング / pH計測 / 蛋白質局在 / タンパク質ラベル化 / 骨細胞 / オルガネラ成熟 / ゲノム動態可視化 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、細胞内分子機能解明に加え生物個体における細胞機能を観察できる化学ツールの設計法を確立する。これまでの蛍光プローブ開発の発展型として化学分子設計と蛋白質科学技術と融合することで、in vivo解析へ応用可能な化学プローブへと深化させる。最終的にこれらのプローブを細胞から動物個体へ応用し、生物学における問題解決に応用する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では機能性蛍光プローブをデザイン・合成し、生きた状態の細胞が有する生理機能の直接計測を行った。具体的には、骨細胞機能を明らかにする二光子励起in vivoイメージングプローブの開発と、蛋白質の機能性分子ラベル化技術の開発によるゲノム動態可視化及びオルガネラ熟成時の局所pH計測プローブを行った。
in vivoイメージングプローブ：前年度までに開発したpHに応答するレシオ型蛍光プローブを用い、マウス体内における骨組織のpH計測に取り組んだ。二光子励起顕微鏡による観察結果から、プローブが骨表面に分布しており、ドナー側およびアクセプター側に由来する蛍光シグナルがそれぞれ観察され、局所pHの違いをイメージングすることに成功した。また、シグナルが変化している領域も見られ、pH変化を捉えることができた。
蛋白質の機能性分子ラベル化技術：タグ蛋白質を介して共有結合性のリガンドを有する蛍光プローブを開発し、細胞内オルガネラの局在変化および環境変化をイメージングした。前者に関しては、PYPタグを用いた蛋白質ラベル化技術における新たなリガンドを開発し、II型糖尿病に関与する膜タンパク質、GLUT4の細胞膜上、細胞内における局在移行のイメージングに応用した。インスリン刺激により細胞膜に移行した蛋白質を非透過性のプローブにより、細胞内のGLUT4を膜透過性のプローブにより選択的にラベル化し、マルチカラーイメージングを行うことでGLUT4の移行過程における新たな知見を得た。後者に関しては、β-ラクタマーゼタグとその阻害剤を用いて蛋白質にラベル化する手法を開発した。この手法を用い、pH応答性の蛍光色素を細胞内に発現させた蛋白質に結合させ、オートファジー誘導時にリソソームに移行しpHが低下する過程をイメージングすることに成功した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(32 results)
