2021 Fiscal Year Annual Research Report
Organic chemistry-based approaches for biomolecules modification under multimolecular crowding biosystems
| Project Area | Chemical Approaches for Miscellaneous / Crowding Live Systems |
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| Project/Area Number |
17H06348
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
浜地 格 京都大学, 工学研究科, 教授 (90202259)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 分子夾雑化学 / 生命化学 / ケミカルバイオロジー / リガンド指向性化学 / 超分子化学 / 生体関連化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、生体内における小分子の動態とタンパク質への結合を可視化する新技術として「FixEL法」の開発に成功した。FixEL法は、動物体内という究極の分子夾雑環境下での小分子の分布を高い解像度と時間分解能で画像化することを可能とする。本手法では、標的小分子へアミノ基と蛍光色素を修飾した分子を生きた動物体内に投与後、パラホルムアルデヒドによる全身固定化処理を施すことで、その瞬間における小分子の局在を蛍光色素とともに生体内に固定することが出来る。具体的には、代謝型グルタミン酸受容体特異的に結合する小分子リガンドのマウス脳内における高解像度動態解析を達成した。さらに、AMPA型グルタミン酸受容体に結合する小分子リガンドやドパミンD2受容体に結合する統合失調薬スピペロンのマウス脳内での分布解析に成功した。
生きた細胞内におけるオルガネラ選択的脂質ラベル化・イメージング技術に関しては、フローサイトメトリー法と融合することで、一細胞における脂質代謝の量と空間の特徴を超高速に捉えることを可能とする「O-ClickFC」法を世界で初めて開発した。さらに、CRISPER-KO技術に適用することで、脂質代謝に関与する遺伝子の網羅的探索を行い、これまでに報告のなかった新規コリン輸送タンパク質を見出すことに成功した。
多成分複合型超分子自己集合体を用いた分子夾雑系の人工構築に関しては、小分子モノマーの自己集合によって形成される超分子ゲルと高分子ゲルから成る複合ヒドロゲルのネットワーク構造が少なくとも４種類に分類できることを世界で初めて発見し、ヒドロゲルネットワークを形成する網目構造を制御する因子を特定した。本研究の成果は、時空間特異的かつ階層的に構造や機能を制御可能な次世代マテリアルや薬物除放材料・組織工学/再生医療材料の開発に向けた大きな一助として様々な分野への幅広い貢献が期待できる。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Revisiting PFA-mediated tissue fixation chemistry: FixEL enables trapping of small molecules in the brain to visualize their distribution changes2023
Author(s)
Hiroshi Nonaka, Takeharu Mino, Seiji Sakamoto, Jae Hoon Oh, Yu Watanabe, Mamoru Ishikawa, Akihiro Tsushima, Kazuma Amaike, Shigeki Kiyonaka, Tomonori Tamura, A. Radu Aricescu, Wataru Kakegawa, Eriko Miura, Michisuke Yuzaki, Itaru Hamachi
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Journal Title
Chem
Volume: 9
Pages: 523-540
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Coordination chemogenetics for activation of GPCR-type glutamate receptors in brain tissue2022
Author(s)
Kento Ojima, Wataru Kakegawa, Tokiwa Yamasaki, Yuta Miura, Masayuki Itoh, Yukiko Michibata, Ryou Kubota, Tomohiro Doura, Eriko Miura, Hiroshi Nonaka, Seiya Mizuno, Satoru Takahashi, Michisuke Yuzaki*, Itaru Hamachi*, Shigeki Kiyonaka*
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 13
Pages: 3167
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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