一官能基型金ナノラベル剤の開発およびクライオ電子顕微鏡による生体分子相互作用解析

• Project/Area Number: 25390016
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Nanomaterials chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 山本 行男 京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 教授 (90109059)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 多喜 正泰 京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 助教 (70378850)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2015: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2014: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2013: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 金ナノ粒子 / 無機・有機複合材料 / クリック反応 / ペプチド

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目標は，高性能の無機・有機複合材料の調製法を確立すれば達成できると考え，平成26年度は，金ナノ粒子とともに無機材料と蛍光色素が併存する複合材料からのアプローチも遂行した．
第一の課題については，昨年度，ペプチド固相合成によって所期の官能基を保持した金ナノ粒子の調製が確かめられたことに基づき，液相合成によるペプチドの大量合成を実施した．このとき，系統的な構造をもったペプチドを得るため，リンカー長を種々変化させ，また，グリシンを挿入して官能基の方向を揃えることを試みた．その結果，良好な相互作用を得るためには，安定性とともにペプチドの配向性の自由度を制限することが効果的であることが分かった．
次に，生体適合性の高いナノ粒子を獲得するため，無機セラミックス材料である緑色長残光蛍光体を母体として選択した．実験は緑色長残光蛍光体を粉砕し均一なナノ粒子を得る条件検討から始まった．続いて，その表面に疎水鎖を導入した後，両親媒性ポリマーで被覆することで，必要とされる耐水性および分散性をもったナノ粒子を作成するプロトコールを確立した．次に，被覆する両親媒性ポリマーの両末端に有機蛍光色素を共有結合で連結することを試みたが，得られた試料には有機蛍光色素は残存していなかった．そこで，疎水性相互作用で粒子表面に有機蛍光色素を挿入する手法を検討し，その結果，良好な特性を有する試料を得ることに成功した．続いて，無機材料と蛍光色素との相互作用がスイッチングする工夫として酢酸エステルのエステラーゼによる加水分解を試みた．その結果，長残光蛍光体から蛍光色素へのエネルギー移動が観測され，所期の目的を達成した．

Research Products

• [Journal Article] Asymmetrical Distribution of Choline Phospholipids Revealed by Click Chemistry and Freeze-Fracture Electron Microscopy. (2014)
  • Author(s): Iyoshi, J. Cheng, T. Tatematsu, S. Takatori, M. Taki, Y. Yamamoto, A. Salic, T. Fujimoto
  • Journal Title: ACS Chem. Biol. Volume: 9(10) Pages: 2217-2222
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Mitochondria-targeted Turn-on Fluorescent Probe Based on a Rhodol Platform for the Detection of Copper(I). (2014)
  • Author(s): M. Taki, K. Akaoka, K. Mitsui, Y. Yamamoto
  • Journal Title: Org. Biomol. Chem. Volume: 12(27) Pages: 4999-5005
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒスチジンタグとの高い親和性を指向した、Ni-NTAオリゴマーの開発 (2014)
  • Author(s): 下坪拓也，山本行男
  • Organizer: 第64回錯体討論会
  • Place of Presentation: 中央大学後楽園キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-20
• [Presentation] アジド-アルキン付加環化反応を促進する新規水溶性銅触媒の開発 (2014)
  • Author(s): 丸山恭平，山本行男
  • Organizer: 第64回錯体討論会
  • Place of Presentation: 中央大学後楽園キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-20
• [Presentation] 表面修飾した長残光蛍光体ナノ粒子による酵素活性検出 (2014)
  • Author(s): 籔内由貴，山本行男
  • Organizer: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 細胞内亜鉛シグナル検出を指向した時間分解型蛍光センサー (2014)
  • Author(s): 赤岡一志，山本行男
  • Organizer: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 銅触媒アジド－アルキン付加環化反応を加速する新規水溶性配位子の開発
  • Author(s): 寺脇智紀・酒井尚子・多喜正泰・山本行男
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] 銅一価イオンの時間分解検出を指向した新規蛍光性希土類錯体の合成およびその分光学的特性
  • Author(s): 吉原朋弘・多喜正泰・山本行男
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] ロドール骨格を基盤とするミトコンドリア局在型銅一価蛍光プローブの開発
  • Author(s): 赤岡一志・多喜正泰・山本行男
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] 細胞表面タンパク質への特異的な結合特性を有する長残光蛍光体ナノ粒子の開発
  • Author(s): 谷口暢子・多喜正泰・山本行男
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] ヒスチジンタグとの高い親和性を指向したNi-NTAオリゴマーの開発
  • Author(s): 下坪拓也・赤岡一志・多喜正泰・山本行男
  • Organizer: 錯体化学会第63回討論会
  • Place of Presentation: 琉球大学