2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Induced Fit Off/On Type Fluorescent Probes for the Detection of Disease Related Protein
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19K05854
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| Research Institution | Nagahama Institute of Bio-Science and Technology |
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Principal Investigator |
河合 靖 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 教授 (20240830)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 蛍光プローブ / off/onスイッチング / 分子イメージング / タンパク質の構造変化 / アミロイド線維化の蛍光検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はアミロイド線維形成など異常な構造変化を伴ったタンパク質蓄積メカニズムの解明を目的として新たな蛍光プローブを開発し、タンパク質の構造変化がイメージング検出可能かどうかの評価を行うことを目的としている。
令和3年度は、前年度に共役拡張型蛍光プローブが溶媒の疎水性等の環境変化で蛍光色が変化する事を見出したのを受けて、様々な共役拡張型のプテリン型蛍光プローブを設計し合成した。基本骨格は蛍光部位であるジアミノプテリジンにポリエンリンカーを介して芳香環部位結合させたものである。合成した化合物の蛍光測定により、疎水性の溶媒中では蛍光強度が大きく、親水性になるほど蛍光強度が低くなることが分かり、水中ではほとんど消光していた。また、プテリジンのアミノ基への水素結合やプロトン化が蛍光強度や蛍光波長に大きく影響していることが明らかになった。
合成した化合物が特定のタンパク質の構造変化を蛍光検出できるかどうか、種々のタンパク質のアミロイド線維化による蛍光スペクトルを測定した。タンパク質としてはアミロイド生成のモデルタンパク質して広く用いられているBSA、リゾチーム、インスリンを選択した。変性前の正常なタンパク質溶液と、加熱により変性しアミロイド線維化したタンパク質溶液の蛍光スペクトルを比較したところ、2種の化合物で蛍光スペクトルの変化を確認した。正常タンパク質中では青白色でほぼ消光していたプローブの蛍光が、変性してアミロイド線維化するにつれて蛍光極大波長が長波長化し蛍光強度が増大し、タンパク質がアミロイド線維化する過程を蛍光検出できることが明らかになった。最終的に、弱い青白い蛍光がクロスβシート構造のアミロイド線維中では緑色に強く発光することを確認した。これによりタンパク質の構造変化により蛍光特性が変化する新規な蛍光プローブの開発に成功した。
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