2016 Fiscal Year Annual Research Report
細胞小器官レベルの鉄代謝機構解明を目指す二価鉄イオン蛍光プローブの開発
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15J11637
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| Research Institution | Gifu Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
丹羽 正人 岐阜薬科大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC1)
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2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 蛍光プローブ / イメージング / 鉄 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度においては、鉄(II)イオン選択的OFF-ONスイッチングシステムであるN-オキシドの化学を基盤とし、(1)細胞膜、(2)小胞体、および(3)細胞質に局在するプローブの開発を実施した。
(1)細胞膜局在型プローブ：前年度に合成を達成した細胞膜局在型プローブを用いて、細胞膜上で鉄(III)イオンが鉄(II)イオンに還元される様子をタイムラプスイメージングで観察することに成功した。さらに、マウス由来初代神経細胞を用いて、神経細胞におけるトランスフェリンを介した鉄取り込み過程を可視化することにも成功した。
(2)小胞体局在型プローブ：前年度に開発した小胞体局在型プローブのさらなる構造展開研究を実施したところ、試験管内でより高い鉄応答性を示すプローブを数種開発することに成功した。しかしながら、これらのプローブは全て生細胞への取り込みが悪いことが分かった。そこで、前年度開発した生細胞中で機能するプローブを用いた詳細な生細胞実験を行なった。結果として、二価鉄イオン以外の金属イオンや各種酸化剤を添加した細胞において、細胞内二価鉄イオン濃度の変動が起こる知見を得ることができた。
(3)細胞質拡散型プローブ：前年度において、発蛍光型の細胞質拡散型プローブの開発に成功した。当該年度においては、細胞質中の鉄(II)イオンの挙動をより厳密に議論するべく、細胞質全体に拡散するレシオメトリック型鉄(II)イオンプローブの開発に着手した。14種のプローブ群を合成したが、それらは全て細胞質全体への拡散性と滞留性に問題があり、今後も検討が必要である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
細胞質局在型プローブについては細胞内での拡散性と滞留性に関して課題があり、今後も構造最適化が必要である。その一方で、小胞体局在型プローブおよび細胞膜局在型プローブについては、それらを用いたイメージング実験により、鉄(II)イオンの輸送や恒常性維持に関わる知見を得ることに成功している。以上より、局在型プローブ群は生細胞への応用面では課題が残っているものの、開発したプローブ群を用いることで新しい生物学的知見を得ることができた。よって、研究計画はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、細胞質拡散型プローブの細胞内拡散性および滞留性を改善するための構造最適化研究を実施し、最終的に得られたプローブを用いて細胞質中における鉄(II)イオンの動態を解析する予定である。また、小胞体局在型プローブについては、それを用いたスクリーニング研究へと展開し、細胞内鉄代謝を制御する化合物の探索を実施する。さらに、他の細胞小器官を標的とした鉄(II)イオンプローブ群の開発も行なう予定である。
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