Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究では、細胞や体内で機能している鉄の挙動を解明するべく、細胞内鉄の主成分である二価鉄イオン、およびヘム鉄をターゲットとして、これらの分子を特異的に蛍光検出できる化合物を創出する。また、鉄イオンやヘム鉄と相互作用するタンパク質を網羅的に解析する技術の開発を行い、これら鉄を含む化学種が生体内でどのように機能しているのかを明らかにする。
我々は、生体内の鉄Feに着目し、「鉄の生体内動態の可視化とその代謝機構解析」を可能にする新たなケミカルツールの開発を行なっている。本公募研究においては、ヘム鉄をターゲットとした選択的蛍光検出プローブの開発と、ヘム活性化型生体分子修飾プローブの開発研究を実施した。細胞内の遊離ヘムの挙動や機能を調べる研究手法は極めて限られており、ヘム輸送分子や仮想的なヘム貯蔵器官(ヘムプール)の真偽をはじめ、遊離ヘムに関する生命科学的問題の多くが未解明のままである。そこで、本研究では細胞内の遊離ヘムを可視化するプローブH-FluNoxの開発研究に着手した。開発にあたり、N-オキシドとヘムの化学反応性に着目した。詳細は割愛するが、各種構造展開から、ジフルオロピペリジンN-オキシド構造を導入したH-FluNox-1の場合において、ヘムへの選択的な応答が見られ、また、その検出限界は1 nM以下であった。また、申請者らは過去にN-オキシド部位が鉄(II)イオンに対する応答性部位として機能することを報告していることから、ヘムの選択的検出を達成するには鉄(II)イオンへの応答性を抑制する必要があったが、当該化合物はヘムへの蛍光応答が鉄(II)イオンに対して１００倍以上であり、高選択的に検出できることがわかった。さらに、他の金属種や生体内物質の存在下でも安定であることがわかり、本プローブを生細胞イメージングへと応用した。ヘム生合成を活性させることが知られている5-アミノレブリン酸（ALA）をHeLa細胞に添加し、一晩培養し、その後、蛍光プローブを添加した。ALA添加群において、有意な蛍光シグナルの増大が観察され、細胞内で生合成され、増大したヘムを検出することに成功した。以上のように、新規ヘム選択的蛍光プローブH-FluNox-1の開発に成功し、種々のヘムの変動を捉えることに成功した。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020
All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results, Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Invited: 4 results)
Journal of the American Chemical Society
Volume: 144 Issue: 9 Pages: 3793-3803
10.1021/jacs.1c08485
Organic & Biomolecular Chemistry
Volume: 19 Issue: 16 Pages: 3611-3619
10.1039/d0ob02456b
ACS Sensors
Volume: 5 Issue: 9 Pages: 2950-2958
10.1021/acssensors.0c01445
Volume: 18 Issue: 30 Pages: 5843-5849
10.1039/d0ob00903b
