2018 Fiscal Year Research-status Report
会合発光色素のレクチンへの可逆的な結合・解離に基づく生体蛍光検出
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17K05849
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| Research Institution | Kurume National College of Technology |
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Principal Investigator |
石井 努 久留米工業高等専門学校, 生物応用化学科, 教授 (60346856)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 会合 / 発光 / ドナー・アクセプター / 糖質 / レクチン / 生体検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に、会合発光性ベンゾチアジアゾール・トリフェニルアミン色素にマンノース部位とオリゴエチレングリコール部位を導入した色素が、レクチン・Con A 添加により蛍光強度の低下を示すことを見出した。今年度は、本系を詳細に検討し糖質蛍光検出の可能性を見出すと共に、本色素の親水性と疎水性を調整した新規色素の合成と評価についても検討した。
昨年度に合成した色素と Con A との複合体を形成した後、過剰のマンノース単量体を添加したところ、発光特性が回復する挙動を確認できた。本結果は、Con A との複合体形成により会合体の解離が進行した後、マンノース単量体が Con A と結合することで、遊離された色素が会合し発光したことを示唆している。しかし、一連の発光変化での顕著な発光変化は達成できなかった。そこで、親水性及び疎水性の調整に基づく戦略で、大きな発光変化を示す糖質蛍光検出システムの構築について検討した。
まず、上記色素の親水性向上により、会合体の安定性を低下させることで、Con A との結合によりモノマーへの解離を促進させる戦略を実施した。オリゴエチレングリコールの鎖長を伸長した新規色素を検討し、Con A 複合体へのマンノース添加後に蛍光強度の向上が確認できたが、上記色素との大きな違いは認められなかった。鎖長の伸長による親水性の向上が、モノマー解離に顕著な影響を与えないと判断できる。次に、鎖長の短縮に基づく疎水性向上により、会合発光特性を向上させる戦略を検討した。鎖長を短縮した新規色素では、マンノース単量体の添加後に会合発光の強度向上が認められた。予想した結果であるが、Con A 複合体形成時の発光強度も同時に向上していた。疎水性向上により系全体での会合特性が向上した結果であり、特に、Con A 添加による会合体からモノマーへの解離制御が大きな問題となっている。
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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
実験計画に従い、マンノース部位を導入した数種の会合発光性ドナー・アクセプター分子を合成し、それらの発光特性及び会合特性の評価が進んでいる。その過程で、吸収・蛍光スペクトルや光散乱等の機器分析手法を用いることで、色素単体の発光特性及び会合特性の評価方法に加え、レクチン及びマンノース単体の添加前後での発光特性変化の評価方法が確立できた。
本評価手法により、合成した色素のレクチン複合体形成に基づく発光強度の低下、及びマンノース単量体添加により発光強度の向上を評価することができている。その結果、会合発光色素のモノマー消光と会合発光に基づく糖質蛍光検出の可能性を見出しつつある。今後は、色素の水溶性と疎水性を更に精密に調整することで、大きな発光変化を示すシステムの構築が可能と考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
３年目は、引き続きドナー・アクセプター色素を基盤とした糖質の蛍光検出を調査する。２年目の知見より、レクチンとの複合体形成とその後の可逆的解離の制御が重要であることが示された。特に、母体色素の疎水性を低下することで、レクチンとの複合体形成での会合発光からモノマー消光への移行が促進すると考えている。つまり、疎水性低下により会合体形成を抑制することで、レクチン複合体形成時に顕著な消光を発現する戦略である。そこで、トリフェニルアミン・ドナー部位のベンゼン環を取り除いた新規色素を設計・合成し、糖質蛍光検出について検討する。
糖質蛍光検出の評価は、２年目までに確立した手法に従い効率的に遂行する。まず、新規色素のモノマー状態での消光特性と会合状態での発光特性の基礎知見を収集する。次に、本色素と Con A との複合体を構築し消光状態を確認した後、過剰のマンノース単量体の添加による会合発光の回復を確認する。上記で大きな発光変化を達成した後、標的糖質であるマンノース多量体に展開し、最終的に糖質蛍光検出の確立を目指す。
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| Causes of Carryover |
小額の未消費消耗品（試薬類）が発生したため。
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