2021 Fiscal Year Annual Research Report
Structural analysis of active site in a photoprotein (pholasin) and its application to bright imaging
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19K05844
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
久世 雅樹 神戸大学, 農学研究科, 教授 (40335013)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 生体成分 / 生理活性 / タンパク質 / 有機化学 / 生物発光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ヒカリカモメガイ由来の発光タンパク質（フォラシン）について、①フォラシンの活性部位に存在するクロモフォアの化学構造を解明し、②発光基質であるデヒドロセレンテラジン（DCL）誘導体の構造活性相関を調べ、③選抜した高活性型DCLとアポフォラシンで再構成したフォラシンを、活性酸素種（ROS）検出のための高輝度発光系として創出すること、を目的としている。
これまでに、遺伝子発現アポフォラシンとDCLでフォラシンを再構成して発光させることに成功しており、昨年度合成したDCL誘導体を用いた構造活性相関の研究を進めた。その結果、いずれのDCL誘導体も天然型DCLよりも発光強度が増加した。また、DCLに導入したヘテロアリール環上の置換基については、電子吸引基、電子供与基のいずれも発光活性を向上させる効果は確認できなかった。アリール環については、水素原子だけが最も高輝度に発光することを明らかにできた。この置換基のないヘテロアリールDCLとアポフォラシンから再構成した人工フォラシンを高輝度発光系として利用する基盤技術を完成させることに成功した。
この発光系は可視光の発光を示すが、将来的な利用法を考えると、生体内のROS検出を可能にするために、より波長の長い近赤外光へと発光波長を変化させることが必須であると考えた。そこで、これまでに確立した手法を利用し、ヘテロアリール環からさらにリンカーを伸ばすことにした。種々検討した結果、昨年度までに確立した化学合成経路を改良した方法により、リンカーを延長できる手法を見出すことができた。これにより、この高輝度発光系の発光波長を変化させるための技術を確立させることができた。
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