2012 Fiscal Year Annual Research Report
生体制御システムを利用した低酸素病変部を感知するバイオセンサー型プローブの創製
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22700469
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
門之園 哲哉 東京工業大学, 生命理工学研究科, 助教 (10510282)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | バイオセンサー / 腫瘍内低酸素微小環境 / 生体イメージング / 低酸素応答 / タンパク質分子設計 / 分子動力学シミュレーション |
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| Research Abstract |
細胞の低酸素応答にともなって立体構造が変化すると考えられるpVHLタンパク質をscaffoldとし、「バイオセンサー型プローブ」の分子設計を進めた。
昨年度までに、pVHLタンパク質分子中に2個の蛍光色素TAMRAを部位特異的に結合させると、TAMRAはH型ダイマー形成によって消光し、pVHLの構造が変化するとダイマーが解消されて再び蛍光を発するようになることが分かった。つまり、pVHLの構造変化を蛍光シグナルで検知できることが明らかになった。
そこで本年度は消光-蛍光スイッチング現象が確認できた3つのプローブについて分子動力学シミュレーションを実施し、プローブの立体構造とH型ダイマー形成が可能な距離を調査した。具体的には、TAMRAを結合させたpVHL初期モデル構造を作成し、Amber プログラムを用いてMDシミュレーションを行った。その結果、いずれのプローブにおいてもpVHLの主鎖構造は保たれており、結晶構造をもとに設計を行うことで本来の構造・機能を損なうことなく蛍光色素を導入できることが示唆された。さらに、TAMRAの色素間距離は最大で約40Å離れていても消光が観察されたことから、この距離以内に収まるように色素を結合することで、H型ダイマー形成を人工的に導入することが可能であることも分かった。
以上より、pVHLプローブのプロトタイプが作成できた。また、当初の計画通り、合理的分子設計に基づく環境検知プローブの分子設計において汎用性の高い方法論を示すことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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