マグネシウムイオン動態のオルガネラ選択的可視化を可能にする新規蛍光プローブの開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K22536
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 坂間 亮浩 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 研究員 (40878170)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: 機能性蛍光プローブ / 細胞イメージング / マグネシウムイオン

Outline of Annual Research Achievements

マグネシウムイオン（以下Mg2+）は細胞内において様々な重要な役割を担っており、Mg2+の細胞内動態を明らかにすることで、疾患のメカニズム解明や新たな生命現象の発見につながると期待できる。そこで本研究では、細胞イベントにおけるオルガネラ局在的なMg2+動態の可視化や、マルチカラーイメージングによるMg2+関連シグナルとの相関性の可視化を目的とし、タグタンパク質であるHaloTagに特異的に結合するリガンドを導入した新規近赤外Mg2+プローブの開発を目指している。
それぞれ窒素原子に異なる保護基を装着したブロモアニリンから非対称なジアリールシランを合成した。このジアリールシランの片方の窒素原子にカルボン酸ユニットをリンカーとしてHaloTagリガンドを導入した。最後にマグネシウムイオン認識部位であるキノリジンカルバルデヒドとのFriedel-Crafts型反応を行ったところ、目的とする非対称Si-ローダミン誘導体であるKMG-500Haloの生成を確認した。現在、KMG-500Haloの単離手法について検討中である。今後、反応条件や単離手法のさらなる精査によって、十分量のKMG-500Haloを得ることができると考えている。
また、KMG-500Halo開発に向けた基礎検討として、所属研究室にて以前に開発されたKMG-502のキノリジン部位とピロニン部位との間に安息香酸ユニットを挿入した蛍光プローブを設計・合成した。このプローブについて、KMG-502と同様に近赤外域に吸光・蛍光波長を有するとともに、系内のMg2+濃度に応答して光誘起電子移動に基づく蛍光のOFF-ON制御が起こることを確認した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の研究計画に沿って研究を行い、近赤外Mg2+プローブKMG-500Haloの合成法をほぼ確立できた。2020年度内には外部での研究発表は叶わなかったが、KMG-500Haloの精製法が確立でき次第、基礎特性評価および細胞実験を行い、2021年度内に学会発表を行う予定である。

Strategy for Future Research Activity

まずKMG-500Haloの合成・単離手法の検討を行いながら、十分量のKMG-500Haloを得ることを目指す。基礎特性評価の後、細胞内のMg2+動態と関連シグナルとの相関性の可視化を行う。得られた成果は精力的に学会や学術論文で発表していく予定である。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた理由：コロナ禍の影響で学会参加に必要な旅費が必要なくなったことに加え、合成試薬等に使う予定であった予算が必要なくなったため。
使用計画：合成試薬や溶媒、細胞実験にかかる用品代のほか、国際学会への参加費用に充てる予定である。