生体機能光制御分子の創製とケミカルバイオロジーへの応用

• Project Area: Chemical Biology using bioactive natural products as specific ligands: identification of molecular targets and regulation of bioactivity
• Project/Area Number: 26102738
• 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: Keio University
• Principal Investigator: 戸嶋 一敦 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (60217502)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2015: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2014: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 生体機能分子 / 有機金属錯体 / イリジウム / 光分解 / 酸化 / タンパク質 / タンパク / 光感受性分子 / 脱炭酸酵素 / 標的同定 / 有機合成 / 分子デザイン

Outline of Annual Research Achievements

当研究室では、これまでに、特定波長の光照射下、光励起し、活性酸素種を発生させることで生体高分子(核酸、タンパク、及び糖鎖)を効果的に光分解する有機小分子の開発と応用に関する研究を行ってきた。一方、ルテニウム錯体のようなある種の有機金属錯体が特定波長の光照射下、核酸の分解活性やレドックス触媒活性を示す事が報告されている。そこで本研究では、タンパクを光分解する新しい有機金属錯体の探索を行った。その結果、タンパクを光分解する光感受性分子の候補として、長波長紫外光（～365nm）に光吸収滞を有する金属錯体Co(en)3Cl3 (1)、 Co(NH3)6Cl3 (2)、 K[VO(O2)2(phen)] (3)、 NH4[VO(O2)2(phen)] (4)、及び Rh(phen)3Cl3 (5)、および[Ir{dF(CF3)ppy}2(dtbpy)]PF6 (6)を選択し、BSA及びLysoに対する光酸化分解活性を評価した。その結果、長波長紫外光(365 nm, 100 W)及び可視光(370-780 nm, 100 W)の照射下、金属錯体6のみがBSA及びLysoを効果的に光酸化分解する事を初めて見出した。次に、6が発生する活性酸素種の同定を、スピントラッピングEPR法用いて検討した結果、6が光照射下、一重項酸素を発生する事を見出し、一重項酸素が6のタンパク光酸化分解の一つの活性種である事を明らかにした。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Target-selective photo-degradation of AFP-L3 and selective photo-cytotoxicity against HuH-7 hepatocarcinoma cells using an anthraquinone-PhoSL hybrid (2016)
  • Author(s): M. Okuyama, H. Ueno, Y. Kobayashi, H. Kawagishi, D. Takahashi, K. Toshima
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 52 Issue: 10 Pages: 2169-2172
  • DOI: 10.1039/c5cc09542e
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Glycosylation of glycals using N-iodosuccinimide (NIS) and phosphorus compounds for syntheses of 2-iodo- and 2-deoxyglycosides (2015)
  • Author(s): T. Kimura, D. Takahashi, K. Toshima
  • Journal Title: Journal of Organic Chemistry Volume: 80 Issue: 19 Pages: 9552-9562
  • DOI: 10.1021/acs.joc.5b01542
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Systematic synthesis of low-molecular weight fucoidan derivatives and their effect on cancer cells (2015)
  • Author(s): A. Kasai, S. Arafuka, N. Koshiba, D. Takahashi, K. Toshima
  • Journal Title: Organic & Biomolecular Chemistry Volume: 13 Issue: 42 Pages: 10556-10568
  • DOI: 10.1039/c5ob01634g
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] One-pot transformation of N-succinyl chitosan to nitrogen-containing alkyl glycosides using an ionic liquid containing a protic acid (2015)
  • Author(s): M. Aoyagi, T. Kimura, A. Ohba, Y. Katayama, D. Takahashi, K. Toshima
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 44 Issue: 11 Pages: 1467-1469
  • DOI: 10.1246/cl.150623
  • NAID: 130005108114
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Regioselective and 1,2-cis-α-stereoselective glycosylation utilizing glycosyl-acceptor-derived boronic ester catalyst (2015)
  • Author(s): A. Nakagawa, M. Tanaka, S. Hanamura, D. Takahashi, K. Toshima
  • Journal Title: Angewandte Chemie, International Edition Volume: 54 Issue: 37 Pages: 10935-10939
  • DOI: 10.1002/anie.201504182
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Chemical approach for target-selective degradation of oligosaccharides using photoactivatable organic molecules (2015)
  • Author(s): K. Toshima, D. Takahashi
  • Journal Title: Glycoconjugate Journal Volume: 34 Issue: 7 Pages: 475-482
  • DOI: 10.1007/s10719-015-9591-9
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Chemical and biological evaluation of unusual sugars, alpha-aculosides, as novel Michael acceptor (2014)
  • Author(s): H. Ikeda, E. Kaneko, S. Okuzawa, D. Takahashi, K. Toshima
  • Journal Title: Organic & Biomolecular Chemistry Volume: 12 Issue: 44 Pages: 8832-8835
  • DOI: 10.1039/c4ob01877j
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A Solid-phase Affinity Labeling Method for Target-selective Isolation and Modification of Proteins (2014)
  • Author(s): Kuwahara, D.; Hasumi, T.; Kaneko, H.; Takahashi, D.; Toshima, K.
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 50 Issue: 98 Pages: 15601-15604
  • DOI: 10.1039/c4cc06783e
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Systematic synthesis of sulfated oligofucosides and their effect on breast cancer MCF-7 cells (2014)
  • Author(s): S. Arafuka, N. Koshiba, D. Takahashi, K. Toshima
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 50 Issue: 69 Pages: 9831-9834
  • DOI: 10.1039/c4cc03544e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photodegradation of amyloid β and reduction of its cytotoxicity to PC12 cells using porphyrin derivatives (2014)
  • Author(s): A. Hirabayashi, Y. Shindo, K. Oka, D. Takahashi, K. Toshima
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 50 Issue: 67 Pages: 9543-9546
  • DOI: 10.1039/c4cc03791j
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Photo-induced glycosylation using reusable organophotoacids (2014)
  • Author(s): R. Iwata, K. Uda, D. Takahashi, K. Toshima
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 50 Issue: 73 Pages: 10695-10698
  • DOI: 10.1039/c4cc04753b
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] アルツハイマー病原因物質アミロイドβを光分解する生体機能光制御分子の創製と応用 (2014)
  • Author(s): 平林歩、石田康則、高橋大介、戸嶋一敦
  • Journal Title: ケミカルバイオロジー Volume: 7 Pages: 2-5
• [Presentation] 光制御型酵素を指向したアントラキノン-酵素-ペプチドハイブリッド分子の創製 (2016)
  • Author(s): 外川翔太、高橋 大介、戸嶋一敦
  • Organizer: 日本化学会第96 春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学京田辺キャンパス(京都府・京田辺市)
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] 硫酸化オリゴフコシドの系統的合成とインフルエンザウイルスヘマグルチニンに対する結合能 (2016)
  • Author(s): 笠井章弘、荒深慎介、松原輝彦、佐藤智典、高橋大介、戸嶋一敦
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学京田辺キャンパス(京都府・京田辺市)
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] Target-selective photodegradation of oilgosaccharides in health and disease (2015)
  • Author(s): K. Toshima
  • Organizer: The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • Place of Presentation: Honolulu, ( USA)
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Target-selective photodegradation of proteins in chemical biology (2015)
  • Author(s): K. Toshima
  • Organizer: The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • Place of Presentation: Honolulu, ( USA)
  • Year and Date: 2015-12-15
• [Presentation] 天然フコイダンの主鎖を基本構造とした硫酸化オリゴフコシドの系統的合成と構造活性相関研究 (2015)
  • Author(s): 笠井章弘、荒深慎介、小柴望実、高橋大介、戸嶋一敦
  • Organizer: GlycoTOKYO 2015シンポジウム
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学矢上キャンパス(神奈川県・横浜市)
  • Year and Date: 2015-12-15
• [Presentation] 肝がん関連糖タンパクAFP-L3を選択的に光分解するアントラキノン-PhoSLハイブリッドの創製と肝がん細胞に対する効果 (2015)
  • Author(s): 奥山真衣、上野晴菜、小林夕香、河岸洋和、高橋大介、戸嶋一敦
  • Organizer: GlycoTOKYO 2015シンポジウム
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学矢上キャンパス(神奈川県・横浜市)
  • Year and Date: 2015-10-24
• [Presentation] アントラキノン-PhoSLハイブリッド分子による肝がん関連糖タンパクAFP-L3の光分解及びヒト肝がん細胞HuH-7に対する効果 (2015)
  • Author(s): 上野晴菜、小林夕香、河岸洋和、高橋大介、戸嶋一敦
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会 第10 回年会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス(宮城県・仙台市)
  • Year and Date: 2015-06-10
• [Presentation] アントラキノン-糖ヌクレオチドハイブリッドによる糖転移酵素の光分解 (2015)
  • Author(s): 増田奏衣、高橋大介、戸嶋一敦
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会 第10 回年会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス(宮城県・仙台市)
  • Year and Date: 2015-06-10
• [Presentation] ノロウイルス関連タンパクVP1を光分解するアントラキノン‐H抗原糖鎖ハイブリッドの創製 (2015)
  • Author(s): 志村拓海、大久保聡太、上野晴菜、高橋大介、戸嶋一敦
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学(千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] アントラキノン-ハルミンハイブリッドによるアルツハイマー病関連タンパクDYRK1Aの選択的光分解 (2015)
  • Author(s): 奥山真衣、増田奏衣、高橋大介、戸嶋一敦
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学(千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 糖質および抗生物質の合成と生体機能光制御分子の創製に関する研究 (2015)
  • Author(s): 戸嶋一敦
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学(千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
  • Invited
• [Presentation] 標的生体高分子を選択的に光分解する化学的手法の開発と生物学的応用 (2014)
  • Author(s): 戸嶋一敦
  • Organizer: 国際高等研究所研究プロジェクト「分子基盤に基づく生体機能への揺らぎとダイナミックネットワークの解明」2014年度第1回研究プログラム
  • Place of Presentation: 国際高等研究所(京都府木津川市）
  • Year and Date: 2014-12-14 – 2014-12-15
  • Invited
• [Presentation] Total synthesis of vineomycin B2 : Application of glycosylation method using 2,3-unsaturated sugars to natural products synthesis (2014)
  • Author(s): K. Toshima
  • Organizer: Vietnam Malaysia International Chemical Congress (VMICC2014)
  • Place of Presentation: ハノイ(ベトナム）
  • Year and Date: 2014-11-07 – 2014-11-09
  • Invited
• [Presentation] Taeget-selective photodegradation of proteins and oligosaccharides (2014)
  • Author(s): K. Toshima
  • Organizer: The 3rd International Symposium on Chemical Biology of Natural products : Target ID and Regulation of Bioactivity
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター(大阪府豊中市）
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-10-29
• [Presentation] 糖アクロシドのマイケルアクセプターとしての化学及び生物学的機能 (2014)
  • Author(s): 池田裕政、金子英利香、奥澤俊介、高橋大介、戸嶋一敦
  • Organizer: 第33回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学(名古屋市千種区）
  • Year and Date: 2014-08-10 – 2014-08-12
• [Presentation] アントラキノン－抗体ハイブリッドによるシアリルルイスA糖鎖の選択的光分解 (2014)
  • Author(s): 長尾高志、高橋大介、戸嶋一敦
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会第9回年会
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府豊中市）
  • Year and Date: 2014-06-11 – 2014-06-13
• [Presentation] アントラキノン－抗体ハイブリッドの創製とシアリルルイスA糖鎖選択的光分解 (2014)
  • Author(s): 戸嶋一敦
  • Organizer: 新学術領域研究(研究領域提案型)天然物ケミカルバイオロジー～分子標的と活性制御～第6回シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋大学(名古屋市千種区）
  • Year and Date: 2014-05-28 – 2014-05-29
• [Book] 糖鎖の新機能開発・応用ハンドブック (2015)
  • Author(s): 高橋大介、戸嶋一敦
  • Total Pages: 3
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
• [Remarks] 戸嶋研究室（分子生命化学研究室）
  • URL: http://www.applc.keio.ac.jp/~toshima/
• [Remarks] http://www.applc.keio.ac.jp/~toshima/