2000 Fiscal Year Annual Research Report
生体機能探索分子を用いたイノシトール3リン酸受容体のレーザー分子不活化
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11771467
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
菊地 和也 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助教授 (70292951)
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| Keywords | レーザー分子不活化 / イノシトール3リン酸 / 生体機能探索分子 / IP_3受容体 / 細胞膜透過性 / CALI用IP_3類縁体 / アゴニスト / レーザー照射 |
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| Research Abstract |
細胞生物学的研究のゴールの1つは生きている状態における分子の働きを生きているその場で明らかにすることである.このためには細胞をすりつぶさないで機能を調べることができれば多くの情報が得られると考えられる.本研究ではこの目的を達成するために有機化学を道具として用い,直接にIP_3受容体の細胞生物学的機能を解明しようと試みる.特に,生体機能探索分子をデザイン・合成し,イノシトール3リン酸(IP_3)受容体をレーザー分子不活化(CALI,Chromophore-assisted Laser Inactivation)することで,生きた状態での作用の解明を目的とする.方法としては,IP_3受容体に特異的に結合し,レーザー照射によりIP_3受容体の機能を瞬時にノックアウトする化合物を作成・応用する.この作成分子を用いて時間・場所を精密に制御した機能阻害を行い,生理学的条件下でのIP_3受容体の作用解析が可能となる.
本年度は前年度の実験結果より得られたデータを有機化学的手法にフィードバックし,機能探索分子の最適化を行い,さらに生物学的評価を行った.現在までの研究結果では研究当初デザインされた化合物において,1位のリン酸基を保護することにより,IP_3の代謝酵素であるKinaseとPhosphataseへの特異性を低下させることに成功している.さらに,モルモットの平滑筋組織を用いてCa^<2+>放出能を測定した結果、これらの分子が弱いアゴニストであることが分かった.つづいて,モルモット冠動脈平滑筋組織の系でCALIを行った.低分子プローブを加え,パルスレーザーを3分間照射すると,照射前に比べて約60%のCa^<2+>放出が抑制された.一方,コントロールでは,変化が見られなかった.
以上の実験から、低分子プローブを用いたCALIにより,IP_3受容体の機能を抑制できることが示された.低分子CALIが成功した例はこれがはじめてであり,生体分子の機能解明の手段として,非常に有用となることが期待される.
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[Publications] T.Hirano,K.Kikuchi,Y.Urano,T.Higuchi & T.Nagano: "Highly Zinc-Selective Fluorescent Sensor Molecules Suitable for Biological Applications."J.Am.Chem.Soc.. 122. 12399-12400 (2000)
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[Publications] Y.Kawanishi,K.Kikuchi,H.Takakusa,S.Mizukami,Y.Urano,T.Higuchi & T.Nagano: "Design and Synthesis of Intramolecular Resonance Energy Transfer Probes for Use in Ratiometric Me asurements in Aqueous Solution."Angew.Chem.Int.Ed.. 39. 3438-3440 (2000)
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[Publications] M.Koresawa,K.Kikuchi,S.Mizukami,H.Kojima,Y.Urano,T.Higuchi & T.Nagano: "Development of Time-resolved Fluorometric Detection System Using Deffusion-enhanced Energy Transfer."Anal.Chem.. 72. 4904-4907 (2000)
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[Publications] T.Hirano,K.Kikuchi,Y.Urano,T.Higuchi & T.Nagano: "Novel Zinc Fluorescent Probes Excitable with Visible Light for Biological Applications."Angew.Chem.Int.Ed.. 39. 1052-1054 (2000)
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[Publications] H.Kojima,M.Hirotani,Y.Urano,K.Kikuchi,T.Higuchi & T.Nagano: "Fluorescent Indicators for Nitric Oxide Based on Rhodamine Chromophore."Tetrohedron Lett.. 41. 69-72 (2000)
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[Publications] M.Kakoki,Y.Hirata,H.Hayakawa,E.Suzuki,D.Nagata,A.Tojo,H.Nishimatsu,K.Kikuchi,T.Nagano & M.Omata: "Effects of Tetrahydrobipterin on Endothelial Dysfunction in Rats with Ischemic Acute Renal Failure."J.Am.Soc.Nephrol.. 11. 301-309 (2000)
