2017 Fiscal Year Research-status Report
Development of fluorescent probes for metabolic activity in singe cell
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17K19203
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
王子田 彰夫 九州大学, 薬学研究院, 教授 (10343328)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 蛍光プローブ / 代謝 / がん |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞代謝経路を可視化する蛍光プローブの開発を目指して、蛍光センシング機構の鍵となるチオエステルの分子内環化反応について検討を進めた。モデル化合物としてクマリンを蛍光団として持つチオエステル誘導体を合成し、中性水溶液中において環化反応を検討したところ有機溶媒混合系では１０分程度で素早い環化反応が進行することを蛍光スペクトル測定により明らかとした。一方で完全水溶液中での環化反応は遅く数時間オーダーであった。また、アルキルチオエステルの細胞内環境での安定性について検討を行った。その結果、アルキルチオエステルのグルタチオンとのチオエステル交換反応は数時間オーダーと比較的遅いが、生細胞存在下では速やかに加水分解を受けてカルボン酸へと変換されることが明らかとなった。この結果は、細胞内のエステラーゼやチオエステラーゼによる影響であると考えられる。
目標とするクエン酸回路や解糖系に対する蛍光プローブの検討に先立って、これまでに先行して研究を進めている脂肪酸のベータ酸化を可視化するクマリン型の蛍光プローブをデザインし、ベータ酸化の進行に伴って生成するチオエステルの分子内環化反応が進行するかどうかの検討を行った。その結果、クマリン型の蛍光プローブはベータ酸化の基質となるが、分子内環化反応は進行せずチオエステルの加水分解されたカルボン酸体を与えるのみであった。以上の結果をうけて、チオエステルの分子内環化反応速度を加速できる分子デザインに基づいた新たなプローブ合成をさらに進めている。
一方で細胞代謝反応に関与する様々な酵素反応の可視化を可能とするカルボン酸の分子内環化反応をセンシング機構と有する蛍光プローブの開発を進めた。検討の結果、カルボン酸形成により瞬時に環化反応を起こし発光型の蛍光色素を遊離する新しい構造ユニットを見出すことに成功した。
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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
チオエステルの分子内環化反応が水中で進行し、蛍光増強を伴う蛍光センシング機構として機能できることを明らかにできた。クエン酸回路や解糖系に対する蛍光プローブの開発は着手できていないが、ベータ酸化に対する蛍光プローブ開発において一定の成果が得られたことは、期間内における十分な成果であるといえる。また、カルボン酸の分子内環化反応を利用した新しい蛍光センシング機構を見出せたことは、今後の細胞代謝の蛍光センシングにつながる成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在進めているチオエステルの分子内環化反応を促進できる新しい分子を合成し、その有用性について検証を行う。望む結果が得られた場合には、まず、脂肪酸のベータ酸化をイメージングできる蛍光プローブの開発を先行して進める。その後にクエン酸回路や解糖系に対する蛍光プローブの開発を行うこととする。カルボン酸の分子内環化反応を利用した新しい蛍光センシングは、実際の酵素反応の検出に向けた検討を進める。
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