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Designed Chemical Probes for Clarification of Biological Function of Target Molecules

Publicly Offered Research

Project AreaDynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions
Project/Area Number 16H00768
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 InstitutionOsaka University

Principal Investigator

菊地 和也  大阪大学, 工学研究科, 教授 (70292951)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords化学プローブ / 生細胞イメージング / DNAメチル化 / 蛋白質ラベル化 / 1分子イメージング / タンパク質ラベル化 / 1分子イメージング
Outline of Annual Research Achievements

本年度ではエピジェネティックな遺伝子発現制御に関与するDNAメチル化動態をイメージングする手法の開発を行った。メチル化DNA結合タンパク質であるMBDに着目し、当研究室でこれまでに開発したPYPタグによる蛋白質ラベル化手法を用いて、メチル化DNAに結合したときのみ蛍光を発するイメージング法を考案した。このイメージング法においては、MBD融合蛍光タンパク質を使う方法と比べて、メチル化DNAに結合しないタンパク質由来のバックグラウンドシグナルを低下させることが期待できる。そのため、新たなタンパク質ラベル化蛍光プローブとして、PYPタグに結合するリガンドと、DNAに結合した時に蛍光が上昇するDNA結合色素、オキサゾールイエローを組み合わせた化合物を設計、合成した。合成した蛍光プローブはMBPと融合発現させたPYPタグと速やかに反応し複合体を形成した。また、ゲルシフトアッセイの結果より、MBP-PYPはメチル化DNAに対して特異的に結合していることを確認した。さらに、蛍光スペクトル測定により、メチル化DNA存在下でMBD-PYPにラベル化した蛍光プローブ由来の蛍光強度が上昇することが分かった。これらの結果により、本蛍光プローブがメチル化DNAを特異的に蛍光検出可能であることが示された。培養細胞にMBD-PYPを発現し、開発した蛍光プローブを添加したところ、核内の一部から蛍光シグナルが観測された。この蛍光シグナルは、メチル化DNA阻害剤である5-アザシチジンで処理することで濃度依存的に減少した。したがって、本手法により、細胞内のDNAメチル化の動態をイメージングできることが示された。本イメージング法は新たなエピジェネティクス解析ツールとなることが期待できる。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 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
      2017 Annual Research Report 2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Photostable and Photoswitching Fluorescent Dyes for Super-resolution Imaging2017

    • Author(s)
      M. Minoshima, K. Kikuchi
    • Journal Title

      Journal of Biological Inorganic Chemistry

      Volume: - Issue: 5 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1007/s00775-016-1435-y

    • Related Report
      2017 Annual Research Report 2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fluorogenic Probes Reveal a Role of GLUT4 N-glycosylation in Intracellular Trafficking2016

    • Author(s)
      S. Hirayama, Y. Hori, Z. Benedek, T. Suzuki, K. Kikuchi
    • Journal Title

      Nature Chemical Biology

      Volume: 12 Issue: 10 Pages: 853-859

    • DOI

      10.1038/nchembio.2156

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [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] Fabrication of ‘Clickable’ Polyfluorene Nanowires with High Aspect Ratio as Biological Sensing Platforms2016

    • Author(s)
      T. Wasin, K. Enomoto, T. Sakurai, V. Padalkar, H. Cheng, M. Tang, A. Horio, D., Sakamaki, M. Omichi, A. Saeki, K. Kikuchi, Y. Hori, A. Chiba, Y. Saito, T. Kamiya, M. Sugimoto, S. Seki
    • Journal Title

      ACS Sensors

      Volume: 6 Issue: 6 Pages: 766-774

    • DOI

      10.1021/acssensors.6b00070

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Real-time Intravital Imaging of pH Variation Associated with Osteoclast Activity Using BODIPY Based Two Photon Excitation Probes2016

    • Author(s)
      K. Kikuchi
    • Organizer
      The 8th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference (AsBIC VIII)
    • Place of Presentation
      Auckland, New Zealand
    • Year and Date
      2016-12-05
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Real-time Intravital Imaging of pH Variation Associated with Osteoclast Activity2016

    • Author(s)
      K. Kikuchi
    • Organizer
      MSMLG 2016, 5th International Conference on Molecular Sensors and Molecular Logic Gates
    • Place of Presentation
      Bath, UK
    • Year and Date
      2016-07-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Real-time Intravital Imaging of pH Variation Associated with Osteoclast Activity Using BODIPY Based Two Photon Excitation Probes2016

    • Author(s)
      K. Kikuchi
    • Organizer
      ICPP-9, 9th International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines
    • Place of Presentation
      Nanjing, China
    • Year and Date
      2016-07-03
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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