Design and Synthesis of Fluorescent Probes Utilizing Structural Dynamics of Small Organic Molecules
Publicly Offered Research
| Project Area | Science on Function of Soft Molecular Systems by Cooperation of Theory and Experiment |
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| Project/Area Number |
16H00823
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
花岡 健二郎 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (70451854)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2017)
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| Budget Amount *help |
¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | 薬学 / 分子認識 / 分析科学 / 有機化学 / 生体分子 / アゾ化合物 / 蛍光プローブ / 光増感剤 / レポーターシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、有機小分子での分子の動きを制御することによって、光照射によって生じる「分子の励起状態」を制御し、光機能性分子（蛍光プローブや光増感剤）を開発することを目指している。
本年度は、「低酸素環境下で活性化する光増感剤の開発」に成功している。本研究成果は、学術論文(J. Am. Chem. Soc., 139, 13713-13719 (2017))にて発表を行った。以下にその詳細を示す。
生体内における異常な低酸素状態はがんや虚血性疾患などと密接に関与しており、HIF-1の活性化等を介し様々な生体反応を惹起する。低酸素環境を認識し発蛍光する蛍光プローブは、生体内の低酸素応答を理解する上で有用なツールとなり、これまでに開発に成功している。本研究では、低酸素環境で活性化し光増感能を示す機能性光増感剤の開発を行った。
これまでに開発に成功している低酸素環境を検出する蛍光プローブの分子デザインでは、アゾ基が低酸素環境選択的に還元的開裂反応を受けること、及びアゾ化合物が一般的に無蛍光物質であることに着目している(Angew. Chem. Int. Ed., 52, 13028-13032 (2013)&ACS Chem. Biol., 12, 558-563 (2017))。すなわち、蛍光団の共役系にアゾ基を導入することで蛍光を消失させ、低酸素環境依存的にアゾ基が還元的開裂を受けることで蛍光が回復する低酸素感受性蛍光プローブである。これら分子設計コンセプトを基に機能性光増感剤を分子設計した。すなわち、重原子効果により高い効率で一重項酸素を生成することが知られているSe-ローダミン色素の誘導体としてdiMe SeRを開発し、その色素共役系にアゾ基を導入したdiMe azoSeRを合成した。本プローブを生細胞へと応用したところ、低酸素下で光照射により細胞死を誘導することに成功した。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(42 results)
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[Journal Article] Development of an Azoreductase-based Reporter System with Synthetic Fluorogenic Substrates2017
Author(s)
Narae Shin, Kenjiro Hanaoka, Wen Piao, Takuya Miyakawa, Tomotsumi Fujisawa, Satoshi Takeuchi, Shodai Takahashi, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Takuya Terai, Tahei Tahara, Masaru Tanokura, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
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Journal Title
ACS Chem. Biol.
Volume: 12
Issue: 2
Pages: 558-563
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Discovery and Mechanistic Characterization of Selective Inhibitors of H2S-producing Enzyme: 3-Mercaptopyruvate Sulfurtransferase (3MST) Targeting Active-site Cysteine Persulfide2017
Author(s)
K. Hanaoka, K. Sasakura, Y. Suwanai, S. Toma-Fukai, K. Shimamoto, Y. Takano, N. Shibuya, T. Terai, T. Komatsu, T. Ueno, Y. Ogasawara, Y. Tsuchiya, Y. Watanabe, H. Kimura, C. Wang, M. Uchiyama, H. Kojima, T. Okabe, Y. Urano, T. Shimizu, T. Nagano
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 7
Issue: 1
Pages: 40227-40227
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Identification of Lung Inflammation-Related Elevation of Acylamino Acid Releasing Enzyme (APEH) Activity Using an Enzymomics Approach2016
Author(s)
Yoko Takano, Kenjiro Hanaoka, Kazuhito Shimamoto, Ryo Miyamoto, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Takuya Terai, Hideo Kimura, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
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Journal Title
Chemical and Pharmaceutical Bulletin
Volume: 64
Issue: 11
Pages: 1533-1538
DOI
NAID
ISSN
0009-2363, 1347-5223
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Development of Practical Red Fluorescent Probe for Cytoplasmic Calcium Ions with Greatly Improved Cell-membrane Permeability2016
Author(s)
Kazuhisa Hirabayashi, Kenjiro Hanaoka, Takahiro Egawa, Chiaki Kobayashi, Shodai Takahashi, Toru Komatsua, Tasuku Ueno, Takuya Terai, Yuji Ikegaya, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
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Journal Title
Cell Calcium
Volume: 60
Issue: 4
Pages: 256-265
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Unexpected photo-instability of 2,6-sulfonamide-substituted BODIPYs and its application to development of caged GABA2016
Author(s)
Aoi Takeda, Toru Komatsu, Hiroshi Nomura, Naka Masamitsu, Norio Matsuki, Yuji Ikegaya, Takuya Terai, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
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Journal Title
ChemBioChem
Volume: 17
Issue: 13
Pages: 1-9
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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