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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Analysis of ion dynamics in organelles by using targetable probes

Research Project

Project/Area Number 18H02102
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

水上 進  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30420433)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
KeywordsMg2+ / 蛍光プローブ / Zn2+ / オルガネラ / 蛋白質ラベル化技術 / 定量
Outline of Annual Research Achievements

細胞内のMg2+やZn2+はその生理的重要性にもかかわらず、Ca2+と比較すると細胞内局所におけるダイナミクスはほとんど調べられてこなかった。そこで本研究では、化学プローブの長所を蛋白質プローブの長所と融合させるケミカルバイオロジー的手法に基づいたアプローチにより、オルガネラ内などの細胞内局所の金属イオン(Mg2+およびZn2+)のダイナミクスの解明を目的として、その基盤技術開発ならびに応用研究に取り組んだ。前年度までに、「蛍光Mg2+プローブのオルガネラへの局在化技術開発」と「細胞内Ca2+の濃度変動に全く影響を受けない高選択的な蛍光Mg2+プローブ開発」の二つの研究を融合・発展させ、オルガネラ内のMg2+を選択的に可視化・定量可能なMg2+プローブMGQ-2Hを開発した。このプローブは細胞質に24時間以上保持され、また核や小胞体などのオルガネラや細胞膜などに標的化可能であった。本年度は引き続き、このプローブを用いて細胞の有糸分裂過程における核内Mg2+濃度変動を可視化し、その詳細な解析を行った。イメージングに用いるレコーディングメディウムの条件最適化、さらには複数チャネルから得られた蛍光強度の画像演算条件の再検討を行い、細胞分裂の各フェーズにおける核内Mg2+濃度の増減を詳細に明らかにした。また、Zn2+検出プローブの開発も並行して行い、様々な解離定数を持つ蛍光プローブの開発に成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

Mg2+イメージング研究とZn2+のプローブ開発を同時に推進した。Mg2+イメージングについては実験条件を再検討し、信頼性のあるデータが得られている。また、Zn2+イメージングプローブの開発は複数の化合物合成が完了している。

Strategy for Future Research Activity

Mg2+イメージングに関しては速やかに論文発表を行う。Zn2+についても生細胞イメージングの実験を行い、速やかに論文発表する。

  • Research Products

    (10 results)

All 2020 2019 Other

All Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] Quantitative imaging analysis of labile Zn2+ in intracellular organelles via the development of hybrid fluorescent probe2020

    • Author(s)
      劉熔, 小和田俊行, 渡邊朝美, 松井俊高, 水上進
    • Organizer
      理学・生命科学研究科合同シンポジウム 2020
  • [Presentation] Quantitative Mapping of Cellular Labile Zn2+ via Development of Hybrid Fluorescent Probes2020

    • Author(s)
      劉熔, 小和田 俊行, 渡邊 朝美, 松井 敏高, 水上 進
    • Organizer
      日本化学会 第100春季年会
  • [Presentation] 蛋白質ラベル化技術を用いた生体分子の可視化と機能制御2019

    • Author(s)
      水上 進
    • Organizer
      32回XFEL構造生物学ミーティング
    • Invited
  • [Presentation] Quantitative analysis of free zinc ion concentration in living cells using novel targetable fluorescent probe2019

    • Author(s)
      Tomomi Watanabe, Toshiyuki Kowada, Rong Liu, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
    • Organizer
      15th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Fluorescent Probes for Visualization and Quantification of Zn2+ in Organelles2019

    • Author(s)
      Rong Liu, Toshiyuki Kowada, Tomomi Watanabe, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
    • Organizer
      Tohoku University's Chemistry Summer School 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 細胞内小器官における亜鉛イオン濃度解析のための蛍光プローブの開発2019

    • Author(s)
      小和田 俊行, 劉 熔, 渡邊 朝美, 松井 敏高, 水上 進
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] Development of chemical probes for investigating biomolecular dynamics in living cells2019

    • Author(s)
      Shin Mizukami
    • Organizer
      10th RSC-CSJ Joint Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quantitative Mapping of Cellular Labile Zn2+ via Development of Hybrid Fluorescent Probes2019

    • Author(s)
      Rong Liu, Toshiyuki Kowada, Tomomi Watanabe, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
    • Organizer
      第19回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
  • [Presentation] Development of fluorescent probes for visualization and quantitative analysis of free zinc ion in intracellular organelles2019

    • Author(s)
      Toshiyuki Kowada, Tomomi Watanabe, Rong Liu, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
    • Organizer
      Chemical Biology and Physiology Conference 2019
  • [Remarks] 東北大学多元物質科学研究所細胞機能分子化学研究分野

    • URL

      http://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/mizukami/

URL: 

Published: 2021-12-27  

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