2015 Fiscal Year Research-status Report
ドナー・アクセプター蛍光色素の自己会合を鍵とした生体蛍光検出
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26410105
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| Research Institution | Kurume National College of Technology |
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Principal Investigator |
石井 努 久留米工業高等専門学校, 生物応用化学科, 教授 (60346856)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 会合 / 発光 / ドナー・アクセプター / 糖質 / 生体検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
２年目は、引き続き会合発光システムを構築すると共に、１年目で合成した水溶性蛍光色素の生体蛍光検出の可能性を検討した。生体検出対象としては、広く研究され情報収集が容易な糖質分解酵素・ガラクトシダーゼを選択した。
まず、１年目に合成したトリフェニルアミン・ベンゾチアジアゾールを基盤とした水溶性蛍光色素にガラクトピラノース・糖質部を導入し、水溶性向上によるモノマー消光発現を検討した。糖質部を導入した色素は溶媒の極性増大に伴い発光帯の長波長シフトと蛍光量子収率の低下を示し、特にメタノール中では著しい消光が発現した。糖質部導入においても、母体色素部位のドナー・アクセプター特性が維持された結果である。水中では、糖質部の導入前と比較しての蛍光量子収率の大きな低下が認められたが、完全な消光は発現しなかった。本結果は、糖質部導入により完全なモノマー解離は進行していないが、会合体の安定性は大きく低下したことを示唆している。電子顕微鏡観察及び光散乱測定において、明確な会合体の形成が確認できなかった結果からも、会合体の安定性低下が支持されている。
以上の結果より、完全なモノマー消光は達成できなかったが、糖質部導入により高発光状態から弱発光状態に発光強度を大きく変化できることが判明した。本成果は、導入した糖質部の切断に基づき発光特性を低強度から高強度に制御することで、糖質分解酵素の蛍光検出が可能となる知見を提供している。予備実験より、糖質分解酵素の添加後に糖質部が切断されことで、発光強度が向上する結果が得られている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、糖質部を導入した水溶性ドナー・アクセプター分子を合成し、糖質部導入前後での発光強度の制御に成功している。その結果、糖質部の導入と切断に起因して、モノマー消光 OFF 状態から会合発光 ON 状態に転移できる発光システムの基盤が構築されつつある。今後は、本発光 OFF-ON システムを改良することで、糖質分解酵素活性を会合体の形成・解離に基づく発光変化で検出できるシステムの構築に繋がる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、引き続き発光 OFF-ON システムの構築、及び本システムの生体蛍光検出の可能性を探求する。
まず、昨年度までの知見を基に糖質部を導入した水溶性蛍光色素の分子設計を再度検討し、水溶性向上によりモノマー消光を示すシステムの構築を目指す。モノマー消光発現では、糖質部及び水溶性官能基の導入位置と数を制御することが重要である。それらのスクリーニングに着手し、ドナー・アクセプター分子がモノマーとして単分散する系を構築し、その結果、消光状態を発現させる。
最後に、糖質部を導入した蛍光色素の糖質分解酵素活性を評価する。反応部位として糖質部位を導入したドナー・アクセプター色素は、糖質分解酵素との反応後は反応部位が切断されるため、疎水性向上により会合体形成が可能となり、強い蛍光を発する。すなわち、糖質分解酵素添加後に会合発光が確認できれば、切断が進行したと判断できる。本評価は、昨年度までに確立した会合特性・発光特性の評価に従い、効率的に遂行する。本知見を基に、様々な糖質部位を導入したドナー・アクセプター系の糖質分解酵素活性を検討し、消光から発光に変わる「OFF-ON 型の蛍光検出」の可能性を探求する。
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