Development of novel strategy for fluorescence detection of activity of various metabolic pathways

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05312
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37030:Chemical biology-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Uchinomiya Shohei 九州大学, 薬学研究院, 助教 (10770498)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 蛍光イメージング / 代謝経路活性 / 脂肪酸β酸化 / シリルエーテル保護基 / フッ化物イオン

Outline of Final Research Achievements

Fluorescent probes play a crucial role in contemporary biological research by facilitating the detection of enzyme activities. However, it is still challenging to detect activities of metabolic pathways due to high substrate specificity of these enzymes. Here, we developed a novel enzymatic assay that utilizes a pair of a fluorinated substrate and a dialkoxysilylated fluorogenic probe. The reaction of fluorinated substrate and the target enzyme results in release of fluoride ion. The fluoride ion subsequently reacts with dialkoxysilylated fluorogenic probe, resulting in turn-on fluorescence imaging of activity of the target enzyme. Using this strategy, we successfully detect the activity of fatty acid beta oxidation pathway in live cells.

Free Research Field

ケミカルバイオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

代謝経路の活性はガンなどの疾病で大きく変化している。このような代謝活性変化は疾病のhallmarkとして知られており、重要な創薬ターゲットでもある。一方、既存の代謝活性を検出する手法は安定同位体標識化合物などに限られている。また、生細胞で酵素活性を検出する手法として蛍光プローブも盛んに開発されているが、基質選択性が高い代謝経路の活性を検出可能なプローブはほとんどない。本研究では、フッ化物イオンの放出とそれに続く脱保護反応を利用した新しい代謝経路活性の蛍光イメージング法を開発した。本成果は代謝経路の簡便な検出を可能とし、薬剤スクリーニングなどへの展開が期待される。