発光性プローブを用いた光受容タンパクの揺らぎ制御と検出

• Project Area: Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
• Project/Area Number: 23107722
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 湯浅 順平 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (00508054)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2011: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: プローブ / タンパク / 構造変化 / 変性 / 時間分解 / CPL / キラリティー / 希土類錯体

Outline of Annual Research Achievements

蛍光によるタンパク質の識別は異なる種類のタンパク質の揺らぎを検出する上で有効な手段の一つであると考えられる。この場合、タンパク質に標識された蛍光プローブはタンパク質の種類に応じた特徴的な蛍光シグナルを与える必要がある。この観点から、希土類の円偏光発光(CPL)測定は有効な手段であると考えられる。希土類の円CPLはf-f遷移に由来するシャープな発光シグナルの左右円偏光成分の差分を検出することで、Stark分裂による細かな発光線の分裂をより明確にすることが出来る。 このような希土類のCPLを利用したタンパク質の識別は、発光によるタンパク質の揺らぎ検出の重要な基盤技術になると期待される。本プロジェクトでは、β-diketonate配位子を有するユーロピウム(Eu3+)錯体を化学修飾によってタンパク質に導入し、CPLシグナルの検出を試みた。本研究では３種類のタンパク質にEu3+錯体を標識した。β-diketonate配位子にタンパクとの結合部位としてsuccinimideエステルを導入したキレート配位子を合成した。このsuccinimideエステルがタンパク質中のリシン残基のアミノ基と反応することでタンパク質とアミド結合が形成されキレート配位子がタンパク質に標識化される。観測されたCPLシグナルの符号が用いるタンパク質の違いによって異符号になることを見いだし、タンパク質の種類に対応したCPLシグナルがEu3+錯体周辺のタンパク質の局所構造の違いを反映できることを明らかにした。本研究内容はChemical Communications誌に掲載され、Inside Front CoverにてHighlightされた。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Fingerprint signatures of lanthanide circularly polarized luminescence from proteins covalently labeled by a β -diketonate europium(III) chelate (2013)
  • Author(s): Junpei Yuasa
  • Journal Title: Chem. Commn. Volume: 49 Issue: 41 Pages: 4604-4606
  • DOI: 10.1039/c3cc40331a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two Distinct Thermal Stabilities of DNA and Enzymatic Activities of DNase I in a Multistep Assembly with Carbazole Ligands : Different Binding Characteristics for Duplex and Quadruplex DNA (2013)
  • Author(s): Norie Inukai, Tsuyoshi Kawai, Junpei Yuasa
  • Journal Title: Chemistry - A European Journal Volume: 19(印刷中) Issue: 19 Pages: 5938-5947
  • DOI: 10.1002/chem.201203461
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mechanistic Understanding of Multistep Assembly of DNA with Carbazole Ligand by Simple Adjustment of Host-Guest Concentrations (2011)
  • Author(s): Norie Inukai, Tusyoshi Kawai, Junpei Yuasa
  • Journal Title: Chem.Commun. Volume: 47 Pages: 9128-9130
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Analysis of Circular-Polarized Luminescence of Proteins Labeled with Fluorescent Probes (2012)
  • Author(s): Junpei Yuasa
  • Organizer: 第6回公開国際シンポジウム 新学術領域 揺らぎと生体機能
  • Place of Presentation: 京都テルサ
  • Year and Date: 2012-12-06
  • Invited
• [Presentation] Spectroscopic Analysis of Circular-Polarized Luminescence of Proteins Labeled with Fluorescent Probes (2011)
  • Author(s): Junpei Yuasa
  • Organizer: 5th Asia and Oceania Conference for Photobiology "AOCP2011"
  • Place of Presentation: Nara Prefectural New Public Hall, Nara, Japan
  • Year and Date: 2011-07-30