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蛍光寿命イメージングを用いた細胞内イオン濃度の動的変化の解明

Publicly Offered Research

Project AreaMolecular Science for Nanomedicine
Project/Area Number 26107701
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

中林 孝和  東北大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (30311195)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords蛍光寿命 / 生体分子 / ガレクチン / トリプトファン / ROS / pH / 細胞 / 機能性色素
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、蛍光寿命を用いた様々な生体分子の高感度検出について主に検討した。(1) hGal-1とH-Rasとの相互作用について、H-Rasの結合部位のモデルとなるFTSから検討した。hGal-1の糖結合ポケット内にあるTrpの蛍光寿命のFTS濃度依存性を測定し、蛍光寿命は、FTSの添加に伴い増加し、ある濃度領域において一定値となった。hGal-1はFTSの添加によって会合数の小さいクラスターと大きなクラスターの2段階のクラスター形成を生じる。本結果より、小さなクラスターでは、糖結合ポケットを介してクラスターが生成し、大きなクラスターは、糖結合ポケットを介さずに生成し、Trp周囲の極性環境が変化しないことがわかる。(2) チオフラビン(ThT)の蛍光寿命を用いたアミロイドβ(Aβ)の状態解析について検討した。蛍光減衰曲線を解析した結果、モノマーと繊維状態のThTの蛍光寿命が10 ps以下と3 nsであるのに対し、オリゴマーの減衰曲線は10 ps以下と約3 nsの2成分の重ね合わせであった。オリゴマーのThTの蛍光強度が繊維状態よりも小さいのは、会合状態にあるペプチドの量が少ないことが原因であることが示唆された。(3) 光感受性色素の蛍光寿命について、細胞内でのROS発生効率と蛍光寿命との間に相関があることを示唆する結果を得ている。そこで、パルスレーザーと時間分解赤外吸収システムとを組み合わせ、ROSの検出および収率測定を行うシステム開発を行っている。(4) ローダミン色素誘導体の蛍光のpH依存性について、イオノフォアを用いて細胞内pHと蛍光強度との間の検量線を得た。蛍光寿命についても同様に行う予定であるが、測定システムの励起波長における吸収強度が小さく、細胞内pH依存性の定量的な情報が得られる段階には至っていない。

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。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 5 results)

  • [Int'l Joint Research] 台湾交通大学(台湾)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fluorescence Characteristics and Lifetime Images of Photosensitizers of Talaporfin Sodium and Sodium Pheophorbide a in Normal and Cancer Cells2015

    • Author(s)
      Kamlesh Awasthi, Kazuhito Yamamoto, Kazunari Furuya, Takakazu Nakabayashi, Liming Li, Nobuhiro Ohta
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 15 Issue: 5 Pages: 11417-11430

    • DOI

      10.3390/s150511417

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] DNA G-quadruplex detection system employing a protein fibril ligand2015

    • Author(s)
      Ryuichi Maeda, Hidenobu Yaku, Takakazu Nakabayashi, Takashi Murashima, Naoki Sugimoto, Daisuke Miyoshi
    • Journal Title

      Telomere and Telomerase

      Volume: 2

    • DOI

      10.14800/tt.691

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] NOの光解離を利用したタンパク質および細胞の機能制御~光による細胞凝集 制御システムの開発~2016

    • Author(s)
      佐藤一平,平松弘嗣,中林孝和
    • Organizer
      日本薬学会第136年会
    • Place of Presentation
      横浜(神奈川)
    • Year and Date
      2016-03-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Fluorescence Lifetime Imaging: Application to Intracellular Sensing2015

    • Author(s)
      Takakazu Nakabayashi
    • Organizer
      Tohoku University-Chungbuk National University-Sungkyunkwan University Joint Symposium on Pharmaceutical Sciences
    • Place of Presentation
      Suwon (Korea)
    • Year and Date
      2015-12-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Sensing of Intracellular Environments by Autofluorescence Lifetime Imaging2015

    • Author(s)
      Takakazu Nakabayashi
    • Organizer
      Pharmaceutical Science Symposium 2015 in Sendai
    • Place of Presentation
      Sendai (Miyagi)
    • Year and Date
      2015-11-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The control of cell aggregation by the NO photodissociation in the carbohydrate-binding protein2015

    • Author(s)
      Ippei Sato, Hirotsugu Hiramatsu, Takakazu Nakabayashi
    • Organizer
      Pharmaceutical Science Symposium 2015 in Sendai
    • Place of Presentation
      Sendai (Miyagi)
    • Year and Date
      2015-11-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ローダミン色素誘導体の蛍光寿命を用いたpH計測2015

    • Author(s)
      堀井湧介,Kamlesh Awasthi,太田信廣,中林孝和
    • Organizer
      第54回日本薬学会東北支部大会
    • Place of Presentation
      岩手(岩手)
    • Year and Date
      2015-09-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] NOの光解離を用いた糖結合タンパク質の細胞凝集制御の試み2015

    • Author(s)
      佐藤一平,平松弘嗣,中林孝和
    • Organizer
      第9回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-09-16
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子科学の細胞内への展開2015

    • Author(s)
      中林孝和
    • Organizer
      森野Discussion
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-08-31
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      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 蛍光寿命イメージングによる細胞内環境の理解2015

    • Author(s)
      中林孝和
    • Organizer
      第10回東北大学学際科学フロンティア研究所FRISセミナー
    • Place of Presentation
      仙台(宮城)
    • Year and Date
      2015-08-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 蛍光寿命イメージングによる細胞内環境測定2015

    • Author(s)
      中林孝和
    • Organizer
      新学術領域ナノメディシン分子科学公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-07-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 蛍光寿命イメージングを用いた細胞計測:寿命変化の機構解明2014

    • Author(s)
      中林孝和
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会
    • Place of Presentation
      筑波大学東京キャンパス文京校舎
    • Year and Date
      2014-11-05 – 2014-11-07
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2022-03-01  

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