2016 Fiscal Year Annual Research Report
Design, synthesis and application of fluorescent probes for the studies of drug discovery and medicine
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16H05099
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
花岡 健二郎 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (70451854)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 薬学 / 分析科学 / 生体分子 / 分子認識 / 有機化学 / 蛍光プローブ / 蛍光イメージング / 阻害剤スクリーニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、研究代表者らがこれまでに確立してきた蛍光プローブのデザイン・合成の技術を「創薬・臨床医学の研究分野」を出口として応用することを目指し、①低酸素環境を検出する蛍光プローブの開発とその応用、②グルコーストランスポーター(GLUT)を介して細胞内に取り込まれる蛍光プローブの開発と応用、③硫化水素(H2S)及びサルフェン硫黄の産生酵素に対する阻害剤の探索、の3つの研究項目を行う。これによって、疾患の蛍光イメージングの研究分野及び、蛍光プローブを用いた疾患関連酵素の阻害剤ハイスループットスクリーニング(HTS)の研究分野を大きく進展させることを目的としている。
平成28年度は、研究項目①～③に適した蛍光プローブのデザイン・合成を行った。つまり、多くの蛍光色素の誘導体群の合成・精査及び蛍光プローブ自体の分子設計・合成を行うことで、個々の目的に合った蛍光プローブのプロトタイプの開発を行った。以下にその詳細を記す。
①について開発した、低酸素環境を検出する近赤外蛍光プローブのプロトタイプは、実際に生細胞へと応用したところ、酸素濃度5%以下のマイルドな低酸素環境において蛍光上昇が観察された。②について、可視光領域の蛍光を有し、かつ蛍光制御の観点から有用なフルオレセイン及びTokyoGreenといった蛍光色素をグルコサミンに結合させた化合物群を合成し、その機能を評価したところ、TokyoGreenをグルコサミンに結合させた化合物が効率良く細胞内に取り込まれることを見出した。③については、これまでに研究代表者らが開発したH2S検出蛍光プローブHSip-1(J. Am. Chem. Soc., 133, 18003-18005 (2011))がin vitroでの酵素活性の検出に有用であることが分かり、本蛍光プローブを用いたHTSによるH2S産生酵素の阻害剤探索を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成28年度は、目標に掲げた3つの研究項目：①低酸素環境を検出する蛍光プローブの開発とその応用、②グルコーストランスポーター(GLUT)を介して細胞内に取り込まれる蛍光プローブの開発と応用、③硫化水素(H2S)及びサルフェン硫黄の産生酵素に対する阻害剤の探索、について、何れの研究項目に対してもプロトタイプとなる蛍光プローブを見出すことに成功していることから、当初の研究計画以上に進展しているとさせて頂きました。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は当初の研究計画以上に進展したため、今後は当初の予定通り、これらプロトタイプとなる蛍光プローブを生細胞イメージング及びin vivoイメージング、阻害剤スクリーニングへと応用していく。
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[Journal Article] Development of an Azoreductase-based Reporter System with Synthetic Fluorogenic Substrates2017
Author(s)
Narae Shin, Kenjiro Hanaoka, Wen Piao, Takuya Miyakawa, Tomotsumi Fujisawa, Satoshi Takeuchi, Shodai Takahashi, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Takuya Terai, Tahei Tahara, Masaru Tanokura, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
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Journal Title
ACS Chem. Biol.
Volume: 12
Pages: 558-563
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Development of a Reversible Fluorescent Probe for Reactive Sulfur Species, Sulfane Sulfur, and its Biological Application2017
Author(s)
Yoko Takano, Kenjiro Hanaoka, Kazuhito Shimamoto, Ryo Miyamoto, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Takuya Terai, Hideo Kimura, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
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Journal Title
Chem. Commun.
Volume: 53
Pages: 1064-1067
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Discovery and Mechanistic Characterization of Selective Inhibitors of H2S-producing Enzyme: 3-Mercaptopyruvate Sulfurtransferase (3MST) Targeting Active-site Cysteine Persulfide2017
Author(s)
K. Hanaoka, K. Sasakura, Y. Suwanai, S. Toma-Fukai, K. Shimamoto, Y. Takano, N. Shibuya, T. Terai, T. Komatsu, T. Ueno, Y. Ogasawara, Y. Tsuchiya, Y. Watanabe, H. Kimura, C. Wang, M. Uchiyama, H. Kojima, T. Okabe, Y. Urano, T. Shimizu, T. Nagano
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 7
Pages: 40227
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Development of Practical Red Fluorescent Probe for Cytoplasmic Calcium Ions with Greatly Improved Cell-membrane Permeability2016
Author(s)
Kazuhisa Hirabayashi, Kenjiro Hanaoka, Takahiro Egawa, Chiaki Kobayashi, Shodai Takahashi, Toru Komatsua, Tasuku Ueno, Takuya Terai, Yuji Ikegaya, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
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Journal Title
Cell Calcium
Volume: 60
Pages: 256-265
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Unexpected photo-instability of 2,6-sulfonamide-substituted BODIPYs and its application to development of caged GABA2016
Author(s)
Aoi Takeda, Toru Komatsu, Hiroshi Nomura, Naka Masamitsu, Norio Matsuki, Yuji Ikegaya, Takuya Terai, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
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Journal Title
ChemBioChem
Volume: 17
Pages: 1-9
DOI
Peer Reviewed
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