2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of fluorescent probes to investigate copper metabolism and pathological dysfunction based on copper
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19K07035
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| Research Institution | Kobe Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
奥田 健介 神戸薬科大学, 薬学部, 教授 (00311796)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 晃 神戸薬科大学, 薬学部, 助教 (00758980)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 銅 / 蛍光プローブ / 還元的環境 / 代謝 / 病態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、がんをはじめとする病態時における亜鉛イオンや銅イオンの挙動が注目を集めている。このような生体における金属イオンの役割を解析するツールとして種々の蛍光プローブが開発されてきたが、これらプローブの多くがホスト・ゲスト相互作用に基づくリガンド型蛍光プローブであるために細胞内金属イオンシグナルに干渉する。また、細胞内に高濃度に存在するグルタチオンなどの金属イオン捕捉分子の干渉を受けるために細胞内環境では感度が大幅に低下する問題も有している。
本研究では当初、分析対象を細胞内環境でも高感度に検出可能な化学反応として、まず銅(I)イオンによる還元反応に着目したが所望の蛍光応答が認められなかった。そこで、消光された蛍光団を部分構造に有するプローブに亜鉛イオン特異性・親和性の高い配位子構造を組み込み、所望の錯体を形成後に亜鉛イオンに配位して活性化された水和水によりプローブが加水分解されて発蛍光反応が進行するような化合物を設計・合成し、培養細胞系に適用可能な新規亜鉛イオン蛍光プローブの創製にいたった。本プローブは、市販されている既存のリガンド型蛍光プローブよりも高感度であり、高濃度のグルタチオンを含む細胞内夾雑系においても感度良く亜鉛イオンを検出することができた。
ついで、配位子部位に関して銅イオンに適度に親和性の高い構造に変換することにより、銅イオン特異的に発蛍光応答する分子を見出すことにも成功した。本プローブにおいても既存のリガンド型銅イオン蛍光プローブよりも感度は高く、グルタチオンによる蛍光応答への干渉に関しても既存のリガンド型銅イオン蛍光プローブよりも耐えられることを見出し、培養細胞系に適用可能な新規銅イオン蛍光プローブの創製にいたった。さらに、本蛍光応答システムを他の蛍光色素へと応用することにより、細胞内銅イオンのマルチカラーイメージングを達成することもできた。
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