| Project/Area Number |
23KK0106
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (International Collaborative Research)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
蓑島 維文 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20600844)
山本 智也 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (30837886)
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| Project Period (FY) |
2023-09-08 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥21,060,000 (Direct Cost: ¥16,200,000、Indirect Cost: ¥4,860,000)
Fiscal Year 2026: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2025: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 化学プローブ / 蛍光スイッチング / 超解像イメージング / フォトクロミック分子 / RESORFT |
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| Outline of Research at the Start |
近年、超解像イメージングに代表されるように、新しいイメージング原理やそれを可能にする機器の開発は、目覚ましい発展を遂げつつある。これらの技術には、蛍光蛋白質ではなくレーザー光耐性のある小分子蛍光プローブが適している。この状況下で新たに生じた課題は、生体分子をいかに蛍光標識し、その蛍光をいかに制御するかである。本文に示すように、本研究では、新たな蛋白質・合成蛍光プローブのペアを用い、化学原理に基づき蛍光スイッチ機能を持つ合成可視化プローブを設計・開発する。この結果、高い時空間分解能で生体内分子やオルガネラの動態を生細胞中で可視化し、新時代の蛍光イメージングを切り拓く。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は共同研究先であるエジンバラ大のVendrellグループと光スイッチング分子を用いた蛋白質標識プローブの開発を進めた。当研究室では光照射により吸収が変化するフォトクロミック分子Furylfulgimide(FF)をFRETのアクセプターにした蛍光プローブを開発している。これまでに常時蛍光を示すローダミン色素を用いた蛍光プローブを合成、評価した。365 nmの光照射によりFFが可視光吸収を示すため、蛍光が減衰する一方、530 nmの可視光照射によりFFの吸収が低下し、蛍光が増大する。一方で生細胞イメージングへの応用を考えると、標的蛋白質に結合したときに蛍光を発する発蛍光性を有することがプローブとして望ましい。そこで、Vendrellグループが開発した発蛍光色素、Trp-BODIPYに着目した。この色素は蛋白質等の標的分子に結合すると蛍光を大きく上昇させる特性がある。そこで、Trp-BODIPYを蛍光色素としてFFと結合させたFRET型のプローブ、Trp-BODIPY-FFを開発した。想定した通り、蛋白質との結合により大幅な蛍光上昇を示した。さらにこのプローブを市販化されている蛋白質標識技術、HaloTagに適用できるようHaloTagリガンドを連結させたプローブを開発した。本プローブを用いることでHaloTag結合時に大きな発蛍光性を示し、細胞内蛋白質をラベル化し、生細胞において光スイッチングに由来する蛍光シグナルの変調をイメージングすることができた。
また、Vendrell教授を国内で開催されたシンポジウム（第11回武田科学振興財団薬科学シンポジウム）に招待し、講演および日本側の研究室メンバーも含めたディスカッションを行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
共同研究の結果、生細胞で機能する光スイッチングプローブの開発について共著の論文を報告することができた。また、Vendrell教授を国内に招いて研究室メンバーとディスカッションする機会を設け、今後の共同研究の内容についても打ち合わせることができた。従って、当初の計画以上に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き蛍光スイッチング分子プローブの開発を共同研究として進める。特に今年度は日本側の博士課程学生をエジンバラ大に3か月以上派遣し、現地においてプローブ合成、イメージング実験を共同で実施することを計画している。
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