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生体分子を利用した光駆動性分子ロボットハンドの開発

Publicly Offered Research

Project AreaDevelopment of Molecular Robots equipped with sensors and intelligence
Project/Area Number 15H00818
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

水上 進  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30420433)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsフォトクロミック色素 / ペプチド / アプタマー / 光制御 / フォトクロミズム / トリプトファンジッパー
Outline of Annual Research Achievements

前年度までにトリプトファンジッパー構造中にアゾベンゼン誘導体を組み込んだペプチドを複数合成し、光によってジッパー構造を可逆的に制御することを可能にしている。本年度はまず最初に、最近注目を集めているアリルアゾピラゾールを組み込んだトリプトファンジッパーを合成し、その機能を調べた。既報のアリルアゾピラゾールの物性と同様に、ペプチド中にこの分子を組み込んだ場合も、紫外光照射時に高いシス異性化効率を示した。しかしながら、異なる二波長の光照射によるペプチド構造変化の可逆性に問題が見られたため、これ以上の検討は行わなかった。一方、前年度に合成した2-メトキシアゾベンゼンをトリプトファンジッパー構造中に導入したペプチドが可逆性を示したことから、この光応答性トリプトファンジッパーを受容体Her2に対するアプタマー配列に組み込んだペプチドを合成した。このペプチドのHer2に対する結合能を可逆的に光制御できるかどうかを、表面プラズモン共鳴を用いて検討した。その結果、合成アプタマーのHer2に対する解離定数は、熱平衡状態(アゾベンゼン部位はトランス体)で0.30 μM、365 nmの光を照射することでシス体アゾベンゼンの量を増やすと0.08μMと親和性が一桁向上した。また、その状態から450 nmの光を照射してトランス体アゾベンゼンに戻すと、解離定数は0.64μMとなり、親和性の低下が見られた。本結果は、標的物質に対するアプタマーの結合を完全に光制御した結果ではないが、親和性の光制御ができたことから、より良い実験条件の検討、フォトクロミック色素の構造の検討、アミノ酸配列の検討を行うことにより、より優れた光応答を示す分子の開発に繋がることが期待できる。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 6 results)

  • [Journal Article] Enzyme-Triggered Compound Release using Functionalized Antimicrobial Peptide Derivatives2017

    • Author(s)
      Shin Mizukami, Masayoshi Kashibe, Kengo Matsumoto, Yuichiro Hori, Kazuya Kikuchi
    • Journal Title

      Chem. Sci.

      Volume: 8 Issue: 4 Pages: 3047-3053

    • DOI

      10.1039/c6sc04435b

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Targetable Fluorescent Sensors for Advanced Cell Function Analysis2017

    • Author(s)
      Shin Mizukami
    • Journal Title

      J. Photochem. Photobiol. C

      Volume: 30 Pages: 24-35

    • DOI

      10.1016/j.jphotochemrev.2017.01.003

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Real-Time Intravital Imaging of pH Variation Associated with Osteoclast Activity2016

    • Author(s)
      Hiroki Maeda, Toshiyuki Kowada, Junichi Kikuta, Masayuki Furuya, Mai Shirazaki, Shin Mizukami, Masaru Ishii, Kazuya Kikuchi
    • Journal Title

      Nat. Chem. Biol.

      Volume: 12 Issue: 8 Pages: 579-585

    • DOI

      10.1038/nchembio.2096

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Selective Labeling of Proteins on Living Cell Membranes Using Fluorescent Nanodiamond Probes.2016

    • Author(s)
      Shingo Sotoma, Jun Iimura, Ryuji Igarashi, Koichiro M. Hirosawa, Hidenori Ohnishi, Shin Mizukami, Kazuya Kikuchi, Takahiro K. Fujiwara, Masahiro Shirakawa and Hidehito Tochio
    • Journal Title

      Nanomaterials

      Volume: 6 Issue: 4 Pages: 56-56

    • DOI

      10.3390/nano6040056

    • NAID

      120005848250

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] An Enzyme-Responsive Metal-Enhanced Near-Infrared Fluorescence Sensor Based on Functionalized Gold Nanoparticles2015

    • Author(s)
      Zhanghua Zeng, Shin Mizukami, Katsumasa Fujita, Kazuya Kikuchi
    • Journal Title

      Chem. Sci.

      Volume: 6 Issue: 8 Pages: 4934-4939

    • DOI

      10.1039/c5sc01850a

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 機能性ハイブリッドマテリアルの開発と生命科学への応用~高機能性イメージングプローブの創製に向けて2015

    • Author(s)
      水上進
    • Journal Title

      生命化学ニュースレター

      Volume: 49 Pages: 9-14

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Development of Bioanalytical Technologies Based on Rational Design of Organic-Nano Hybrid Materials2017

    • Author(s)
      水上 進
    • Organizer
      第94回日本生理学会
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(浜松)
    • Year and Date
      2017-03-28
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 機能性プローブ設計に基づく生体機能解析技術の開発2017

    • Author(s)
      水上 進
    • Organizer
      愛媛大学大学院医学研究科・分子病態医学セミナー
    • Place of Presentation
      愛媛大学(東温)
    • Year and Date
      2017-03-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Development of bioanalytical tools based on organic-inorganic hybrid nanomaterials2016

    • Author(s)
      Shin Mizukami
    • Organizer
      HOKUDAI-NCTU International Joint Symposium on Nano, Opto and Bio Scinences
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌)
    • Year and Date
      2016-10-04
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Bioimaging and bioanalytical applications with middle molecules on nanaomaterials2016

    • Author(s)
      Shin Mizukami
    • Organizer
      Satellite International Mini Symposium on Middle Molecular Strategy in Sendai
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台)
    • Year and Date
      2016-09-20
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Development of molecular imaging probes constructed of small molecules, proteins, and nanomaterials2016

    • Author(s)
      水上 進
    • Organizer
      化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      いわき明星大学(いわき)
    • Year and Date
      2016-09-10
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Fluorescent probes with molecular targeting property2016

    • Author(s)
      Shin Mizukami
    • Organizer
      CWRU-Tohoku 3rd Joint workshop
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台)
    • Year and Date
      2016-08-10
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] フォトクロミック分子を用いた人工βターン構造の光制御2016

    • Author(s)
      樫部順美, 水上進, 菊地和也
    • Organizer
      日本化学会第96春季年会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府宇治市)
    • Year and Date
      2016-03-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Protein-Tag-Based Research Tools in Live Cell Imaging2015

    • Author(s)
      Shin Mizukami, Kazuya Kikuchi
    • Organizer
      Pacifichem 2015(国際学会)
    • Place of Presentation
      ホノルル(米国)
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stimulus-Responsive Control of Peptide Structure and its Functions Directed toward Molecular Robotics2015

    • Author(s)
      水上進、樫部順美、菊地和也
    • Organizer
      CBI学会2015年大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • Year and Date
      2015-10-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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