Fluorescent super-resolution imaging probe using novel chemical switching mechanism

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22255
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 37:Biomolecular chemistry and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Kikuchi Kazuya 大阪大学, 工学研究科, 教授 (70292951)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: 光スイッチング / 蛍光プローブ / 光異性化 / 超解像イメージング

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed photoswitching fluorescent probes by light irradiation. We synthesized and evaluated a series of photoswitching probes comprised of a fluorophore, a quenching group, and an arylazopyrazole (AAP) as a structural controller. AAP has excellent photochromic property and triggers fluorophore/quencher contact quenching and its recovery upon photoirradiation. The control of fluorescence quenching enabled switching of fluorescence intensity of about 60% for SC1 and about 40% for SC2 and SC3. Furthermore, we demonstrated reversible photoswitching without any additive and resistance to photobleaching and photofatigue after repeated cycles of photoirradiation.

Free Research Field

ケミカルバイオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

蛍光スイッチング分子は、光照射により蛍光強度を制御できる性質を持ち、超解像顕微鏡法で、光の回折分解能を越えて生体分子の局在を可視化するために用いられる。これらの分子を用いた超解像顕微鏡による生物学研究への応用においては添加剤の使用や光安定性の欠如など未だ課題があったが、今回開発した分子スイッチングのメカニズムを利用することで、添加剤フリーで蛍光強度が繰り返し変化することが明らかとなり、今後の超解像イメージングに応用することで、長時間の微細構造の観察による生命科学研究の進展が期待される。