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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Subcellular molecular localization analysis by in situ derivatization

Research Project

Project/Area Number 16K21276
Research InstitutionUniversity of Shizuoka

Principal Investigator

水野 初  静岡県立大学, 薬学部, 講師 (30457288)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywordsメタボロミクス / 細胞内小器官 / ミトコンドリア / 誘導体化 / 質量分析
Outline of Annual Research Achievements

細胞内に存在する様々なオルガネラ中の代謝物を正確に分析するために、オルガネラ選択的に取込まれ、オルガネラ内に存在する代謝物の誘導体化をオルガネラ内で行い、誘導体化された代謝物のみを選択的に質量分析する必要がある。ミトコンドリアは生命現象の発現や維持に重要な器官であり、糖代謝やTCAなどの重要な代謝経路が存在し、ミトコンドリアの代謝物局在を正確に分析することは細胞現象メカニズムを解明するうえで重要であることから、本研究ではミトコンドリアをターゲットオルガネラとすることとした。細胞内に存在するミトコンドリア中の代謝物を正確に分析するために、ミトコンドリア選択的に取込まれ、光を照射することによりミトコンドリア内に存在する代謝物を誘導体化することができる、ミトコンドリア局在型光アフィニティープローブを合成した。このプローブがミトコンドリアに移行することを確認するため、HepG2細胞に合成したプローブを投与し、レーザー共焦点顕微鏡により細胞観察を行った。比較のため、市販のミトコンドリア染色試薬であるMitoBright Greenと本合成プローブを同時に投与したところ、どちらの試薬を用いた場合も同一の細胞内部位が染色されたていたことから、本プローブがミトコンドリアへ局在していることが確認できた。次に本合成プローブを投与した細胞に対し光を照射して誘導体化反応を行い、得られた細胞抽出液をLC-MS/MSにより分析を行った結果、光誘導体化された代謝物と思われるピークが検出された。これらの結果より、本合成プローブがミトコンドリア選択的に局在し、ミトコンドリア中の代謝物と光反応することが確認できた。誘導体化効率の向上のためは、より詳細な反応条件などの検討が必要であるが、本方法は細胞内代謝物の局在を調べるうえで非常に有用であると考えられる。

  • Research Products

    (16 results)

All 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Isotope Corrected Chiral and Achiral Nontargeted Metabolomics: An Approach for High Accuracy and Precision Metabolomics Based on Derivatization and Its Application to Cerebrospinal Fluid of Patients with Alzheimer’s Disease2019

    • Author(s)
      Takayama Takahiro、Mizuno Hajime、Toyo’oka Toshimasa、Akatsu Hiroyasu、Inoue Koichi、Todoroki Kenichiro
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 91 Pages: 4396~4404

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.8b04852

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Metabolic abnormalities in adult T-cell leukemia/lymphoma and induction of specific leukemic cell death using photodynamic therapy2018

    • Author(s)
      Oka Takashi、Mizuno Hajime、Sakata Masumi、Fujita Hirofumi、Yoshino Tadashi、Yamano Yoshihisa、Utsumi Kozo、Masujima Tsutomu、Utsunomiya Atae
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Pages: 14979

    • DOI

      doi: 10.1038/s41598-018-33175-7

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Sensitive and Comprehensive LC-MS/MS Analyses of Chiral Pharmaceuticals and Their Hepatic Metabolites Using Ovomucoid Column2018

    • Author(s)
      TODOROKI Kenichiro、KUDOH Yuto、NAKAMURA Misuzu、SHIMIZU Yuki、SASAKI Takamitsu、OTSUKI Hideyuki、WADA Keisuke、MIN Jun Zhe、MIZUNO Hajime、YOSHINARI Kouichi、TOYO’OKA Toshimasa
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 34 Pages: 1011~1015

    • DOI

      doi: 10.2116/analsci.18SCP05

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ダイレクトnanoESI-質量分析における 網羅的イオン化補正法の開発2019

    • Author(s)
      加藤良浩、田中奈津美 、水野 初 、工藤 忍、豊岡利正 、轟木堅一郎
    • Organizer
      日本薬学会第139年会
  • [Presentation] 光反応による細胞内ミトコンドリア代謝物分析法の開発2018

    • Author(s)
      田中奈津美、水野 初、高山卓大、佐々木崇光、南 哲平、豊岡利正、吉成浩一、轟木堅一郎
    • Organizer
      日本質量分析学会・日本プロテオーム学会2018年合同大会
  • [Presentation] 質量分析を用いた高精度・高感度メタボロミクスの開発2018

    • Author(s)
      水野 初
    • Organizer
      第31回九州分析化学会若手の会 春の講演会
    • Invited
  • [Presentation] クマムシ1個体をターゲットとした高感度代謝物分析法の開発2018

    • Author(s)
      南 哲平、小澤祐太、水野 初、豊岡利正、轟木堅一郎
    • Organizer
      第78回分析化学討論会
  • [Presentation] Live Single-cell MS Analysis for Cellular Phospholipid Dynamics2018

    • Author(s)
      Hajime Mizuno, Kenichiro Todoroki, Naohiro Tsuyama, Iwao Sakane, Shinobu Kudoh
    • Organizer
      66th ASMS Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ダイレクト質量分析における網羅的イオン化補正法の開発2018

    • Author(s)
      加藤良浩、田中菜津美、水野 初、工藤 忍、豊岡利正、轟木堅一郎
    • Organizer
      第64回日本薬学会東海支部大会
  • [Presentation] ダイレクト質量分析を用いた微量生体成分分析法の開発2018

    • Author(s)
      水野 初、南 哲平、豊岡利正、轟木堅一郎
    • Organizer
      第64回日本薬学会東海支部大会
  • [Presentation] 1細胞質量分析法の開発2018

    • Author(s)
      水野 初、津山 尚宏
    • Organizer
      第31回バイオメディカル分析科学シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 細胞内ミトコンドリア代謝物分析のための新規フォトアフィニティープローブの開発2018

    • Author(s)
      田中奈津美、水野 初、高山卓大、佐々木崇光、南 哲平、豊岡利正、吉成浩一、轟木堅一郎
    • Organizer
      第16回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム2018
  • [Presentation] Chiral proteomics to identify isomerized Asp residues in UV irradiated eye lens proteins2018

    • Author(s)
      Takuya Shindo, Hajime Mizuno, Takahiro Takayama, Keisuke Ito, Toshimasa Toyo’oka, Kenichiro Todoroki
    • Organizer
      RSC International Conference 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ミトコンドリアメタボロミクスのための新規光反応試薬の開発2018

    • Author(s)
      田中奈津美、水野 初、高山卓大、佐々木崇光、南 哲平、豊岡利正、吉成浩一、轟木堅一郎
    • Organizer
      病院薬剤師会・日本薬学会東海支部合同学術大会2018
  • [Presentation] クマムシ1個体を目標とした高精度微量メタボロミクスの開発2018

    • Author(s)
      南 哲平、水野 初、豊岡利正、轟木堅一郎
    • Organizer
      病院薬剤師会・日本薬学会東海支部合同学術大会2018
  • [Presentation] Development and improvement of “Live single-cell mass spectrometry” for metabolomics in a single cell2018

    • Author(s)
      Hajime Mizuno, Naohiro Tsuyama, Kenichiro Todoroki, and Shinobu Kudoh
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
    • Invited

URL: 

Published: 2019-12-27  

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