ジアリールエテン架橋ペプチドによる生体動的機能の光制御

• Project Area: New Horizons of Photochromism: Customized Molecular Design and Novel Applications
• Project/Area Number: 21021010
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 藤本 和久 富山大学, 大学院・医学薬学研究部(薬学), 助教 (40334718)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 将彦 富山大学, 大学院・医学薬学研究部(薬学), 教授 (60211752)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,600,000 (Direct Cost: ¥4,600,000); Fiscal Year 2010: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2009: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
• Keywords: 生体分子 / ペプチド / 二次構造 / α-ヘリックス / 光制御 / 生体分子間相互作用

Research Abstract

本研究において、ジアリールエテンをはじめとするフォトクロミック色素をペプチド鎖に導入し、生体分子間相互作用の光制御、さらにはそこから派生する協調的生体内連鎖反応のメカニカル制御を目指した。
フォトクロミック色素の中でも極めて高い光安定性を示すジアリールエテンを骨格とするクロスリンク剤を開発し、これを用いて架橋ヘリカルペプチドを合成した。架橋直後においては、ジアリールエテン骨格は開環構造(無色)をとっており、架橋ペプチドは安定なα-ヘリックス構造を形成している。ここに紫外光を照射すると、ジアリールエテン骨格は閉環構造(着色)へと異性化し、それに伴ってヘリックス構造は不安定化する。可視光を照射するとジアリールエテン骨格は開環構造へと異性化し、安定なヘリックス構造へ戻る。平成21年度において、DNA結合タンパクの結合ドメインを基に合成した架橋ヘリカルペプチドとDNAとの相互作用を光照射によって制御することに成功した。
平成22年度において、光異性化能を持たないクロスリンク剤で架橋したヘリカルペプチドとDNAとの相互作用を定量的に評価した。解析の結果、架橋ヘリカルペプチドはsub-nMレベルの強い結合能とオリジナルのタンパクに匹敵する高い基質特異性を有することがわかった。この結果は、非常に高いレベルでDNAとタンパクの相互作用を光照射によって制御できることを示唆している。また、既に合成法を確立しているジアリールエテンを骨格とする非天然アミノ酸のオリゴマー化(4 mer)に成功した。現在、鎖長の長いオリゴマーを合成し、その光物性を調べている。

Research Products

• [Journal Article] Side Chain Cross-linked α-Helices That Behave Like Original Proteins in Biomacromolecular Interactions (2011)
  • Author(s): Kajino, M.; Fujimoto, K; Inouye, M.
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. Volume: 133 Pages: 656-659
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hexamethyldisilazane-Promoted Sonogashira Reaction of Polyfunctionalized N-Containing Heterocycles (2011)
  • Author(s): Inouye, M.; Doi, Y.; Azuchi, J.; Shirato, W.; Chiba, J.; Abe, H.
  • Journal Title: Heterocycles Volume: 82 Pages: 1137-1141
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrochemical detection of insertion/deletion mutations based on enhanced flexibility of bulge-containing duplexes on electrodes (2010)
  • Author(s): Chiba, J.; Akaishi, A.; Ikeda, R.; Inouye, M.
  • Journal Title: Chem.Commun. Volume: 46 Pages: 7563-7565
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Highly emissive pyrene-based fluorophores and highly sensitive fluorescent sensors using pyrene emission switching. (2010)
  • Author(s): Fujimoto K.
  • Journal Title: Yakugaku Zasshi Volume: 130 Pages: 1283-1287
  • NAID: 130000451670
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Specific Induced Circular Dichroism and Enhanced B to Z Transitions of Duplexes Stabilized by Chromophore-Linked Alkynylnucleoside Residues (2010)
  • Author(s): Fujimoto, K., Aizawa, S., Oota, I., Chiba, J., Inouye, M.
  • Journal Title: Chem.-Eur.J. 16 Pages: 2401-2406
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Versatile Fluorescent Sensors Based on Click Chemistry : Detection_ of Fatty Acids by their Pyrene-Emission Switching (2009)
  • Author(s): Fujimoto, K., Yamada, S., Inouye, M.
  • Journal Title: Chem.Commun. Pages: 7164-7166
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characteristic Fluorescence Behavior of Dialkynylpyrene Derivatives in Hydrophobic Cavity of Protein (2009)
  • Author(s): Shinmori, H., Furukawa, H., Fujimoto, K., Shimizu, H., Inouye, M., Takeuchi, T.
  • Journal Title: Chem. Lett. 38 Pages: 84-85
  • NAID: 10023990667
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photophysical Properties of 1,3,6,8-Tetrakis(arylethynyl)pyrenes with Donor or Acceptor Substituents : Their Fluorescence Solvatochromism and Lightfastness (2009)
  • Author(s): Fujimoto, K., Shimizu, H., Frusyo, M.Akiyama, S., Ishida, M., Furukawa, U., Yokoo, T., Inouye, M.
  • Journal Title: Tetrahedron 65 Pages: 9357-9361
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 様々なタンパクをミニチュア化したヘリカルペプチドとDNAとの相互作用解析 (2011)
  • Author(s): 梶野雅起, 藤本和久, 井上将彦
  • Organizer: 日本化学会第91春季年会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 金基板上に固定化したフェロセンラベル化ペプチドの電子移動 (2011)
  • Author(s): 藤原匡志, 藤本和久, 井上将彦
  • Organizer: 日本化学会第91春季年会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] ジアリールエテンの光異性化を利用した生体分子間相互作用の制御 (2010)
  • Author(s): 藤本和久, 梶野雅起, 井上将彦
  • Organizer: 平成22年度北陸地区講演会と研究発表会
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2010-11-19
• [Presentation] ヘリカルペプチドを用いたペプチド-DNA間相互作用の安定化 (2010)
  • Author(s): 梶野雅起, 藤本和久, 井上将彦
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会第5回年会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] ミニチュア化タンパク"としての架橋ヘリカルペプチドとDNAの相互作用 (2010)
  • Author(s): 梶野雅起, 藤本和久, 井上将彦
  • Organizer: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 豊中
• [Presentation] 金基板上に固定化したフェロセンラベル化ペプチドの二次構造とその電気化学応答との関係 (2010)
  • Author(s): 藤原匡志, 藤本和久, 井上将彦
  • Organizer: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 豊中
• [Presentation] 金電極上におけるフェロセンラベル化ペプチドのダイナミクスと電気化学応答 (2010)
  • Author(s): 藤原匡志, 藤本和久, 井上将彦
  • Organizer: 平成22年度有機合成化学北陸セミナー
  • Place of Presentation: 金沢
• [Presentation] ジアリールエテンを骨格とする非天然アミノ酸残基をもつ新規光応答性ペプチドの開発 (2010)
  • Author(s): 岡田洋平・藤本和久・井上将彦
  • Organizer: 日本化学会第90春季年会
  • Place of Presentation: 近畿大学本部キャンパス(東大阪市)
• [Presentation] ジアリールエテンを利用したヘリカルペプチド/DNA相互作用の光制御 (2010)
  • Author(s): 藤本和久・梶野雅起・河合博和・井上将彦
  • Organizer: 第12回生命化学研究会
  • Place of Presentation: 芦原温泉 清風荘(福井県あわら市)
• [Presentation] ジアリールエテンを骨格とする非天然アミノ酸を有するフォトクロミックペプチドの開発 (2009)
  • Author(s): 岡田洋平・河合博和・藤本和久・井上将彦
  • Organizer: 平成21年度有機合成化学北陸セミナー
  • Place of Presentation: 富山観光ホテル(富山市)
• [Presentation] 光応答性DNA結合ペプチドの開発 (2009)
  • Author(s): 河合博和・藤本和久・井上将彦
  • Organizer: 第24回生体機能関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 九州大学医系キャンパス・百甲記念講堂(福岡市)
• [Presentation] ジアリールエテン架橋ペプチドによる生体動的機能の光制御 (2009)
  • Author(s): 藤本和久・井上将彦
  • Organizer: フォトクロミズムの攻究とメカニカル機能の創出 第4回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学学術交流会館(札幌市)
• [Presentation] ジアリールエテンで架橋したペプチドのDNA認識能の光制御 (2009)
  • Author(s): 河合博和・藤本和久・井上将彦
  • Organizer: ケミカルバイオロジー学会 第4回年会
  • Place of Presentation: 神戸市産業振興センター(神戸市)
• [Remarks]
  • URL: http://www.pha.u-toyama.ac.jp/yakka/index-j.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.pha.u-toyama.ac.jp/yakka/index-j.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 蛍光性分子のモノマー発光とエキシマー発光のスイッチングを利用した分子ビーコンを用いるDNA検出法 (2010)
  • Inventor(s): 井上将彦, 藤本和久, 清水久夫
  • Industrial Property Rights Holder: 富山大学
  • Acquisition Date: 2010-04-14
  • Overseas