2016 Fiscal Year Annual Research Report
Design and Synthesis of Fluorescent Probes Utilizing Structural Dynamics of Small Organic Molecules
Publicly Offered Research
| Project Area | Science on Function of Soft Molecular Systems by Cooperation of Theory and Experiment |
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| Project/Area Number |
16H00823
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
花岡 健二郎 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (70451854)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 薬学 / 分子認識 / 分析科学 / 有機化学 / 生体分子 / アゾ化合物 / 蛍光プローブ / レポーターシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、有機小分子内での分子の動きを制御することによって、光照射によって生じる「分子の励起状態」を制御し、光機能性分子(蛍光プローブや光増感剤)を開発することを目指している。
本年度は、「アゾ還元酵素とアゾローダミンを利用した新規レポーターシステムの構築」に成功している。本研究成果は、学術論文(ACS Chem. Biol., 12, 558-563 (2017))にて発表を行った。以下にその詳細を示す。
レポーター酵素とは、特定遺伝子の発現を判別するために遺伝子レベルで導入される外来の酵素のことである。すなわち、レポーター遺伝子を細胞に導入し、発現するレポーター酵素の活性を特異的基質を用いて解析することで、プロモーター活性や特定遺伝子の発現等を評価することができる。本研究において、新規レポーター酵素とその基質として、大腸菌由来のアゾ還元酵素(AzoR)とアゾローダミン類に着目した。我々はこれまでに、ローダミン系蛍光色素のキサンテン環にアゾ基を導入した化合物であるアゾローダミン類は、何れも無蛍光性であることを見出してきた(Angew. Chem. Int. Ed., 52, 13028-13032 (2013))。また、一般に芳香族アゾ化合物は、生体内還元酵素によって還元的開裂を受けることが知られていることから、AzoRによって選択的に還元的開裂が進行し、強蛍光性生成物を与えるアゾローダミンの探索を行った。様々な置換基を導入したアゾローダミン類のライブラリーを構築し、in vitroおよび生細胞アッセイを行った結果、電子供与基が導入されたアゾローダミン類はAzoRと高い反応性を示し、蛍光強度が大きく増大することを見出した。さらにAzoRを発現させた生細胞に適用したところ、一細胞レベルでAzoRの発現を蛍光で判別することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成28年度は、アゾローダミン類の無蛍光性のメカニズムを解明しただけでなく、アゾ還元酵素AzoRを利用したレポーターシステムの構築まで行うことに成功した。さらに、これら成果を学術論文(ACS Chem. Biol., 12, 558-563 (2017))として発表することも達成している。以上の理由から、「当初の計画以上に進展している」とさせて頂いた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は当初の計画以上に研究が進展したので、平成29年は当初行う予定であったもう一つの研究項目「N原子にフェニル基が結合した無蛍光性ローダミン色素の詳細な解析」についてのみ、集中して研究を遂行する。
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Research Products
(29 results)
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[Journal Article] Development of an Azoreductase-based Reporter System with Synthetic Fluorogenic Substrates2017
Author(s)
Narae Shin, Kenjiro Hanaoka, Wen Piao, Takuya Miyakawa, Tomotsumi Fujisawa, Satoshi Takeuchi, Shodai Takahashi, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Takuya Terai, Tahei Tahara, Masaru Tanokura, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
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Journal Title
ACS Chem. Biol.
Volume: 12
Pages: 558-563
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Development of a Reversible Fluorescent Probe for Reactive Sulfur Species, Sulfane Sulfur, and its Biological Application2017
Author(s)
Yoko Takano, Kenjiro Hanaoka, Kazuhito Shimamoto, Ryo Miyamoto, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Takuya Terai, Hideo Kimura, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
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Journal Title
Chem. Commun.
Volume: 53
Pages: 1064-1067
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Discovery and Mechanistic Characterization of Selective Inhibitors of H2S-producing Enzyme: 3-Mercaptopyruvate Sulfurtransferase (3MST) Targeting Active-site Cysteine Persulfide2017
Author(s)
K. Hanaoka, K. Sasakura, Y. Suwanai, S. Toma-Fukai, K. Shimamoto, Y. Takano, N. Shibuya, T. Terai, T. Komatsu, T. Ueno, Y. Ogasawara, Y. Tsuchiya, Y. Watanabe, H. Kimura, C. Wang, M. Uchiyama, H. Kojima, T. Okabe, Y. Urano, T. Shimizu, T. Nagano
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 7
Pages: 40227
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Development of Practical Red Fluorescent Probe for Cytoplasmic Calcium Ions with Greatly Improved Cell-membrane Permeability2016
Author(s)
Kazuhisa Hirabayashi, Kenjiro Hanaoka, Takahiro Egawa, Chiaki Kobayashi, Shodai Takahashi, Toru Komatsua, Tasuku Ueno, Takuya Terai, Yuji Ikegaya, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
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Journal Title
Cell Calcium
Volume: 60
Pages: 256-265
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Unexpected photo-instability of 2,6-sulfonamide-substituted BODIPYs and its application to development of caged GABA2016
Author(s)
Aoi Takeda, Toru Komatsu, Hiroshi Nomura, Naka Masamitsu, Norio Matsuki, Yuji Ikegaya, Takuya Terai, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
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Journal Title
ChemBioChem
Volume: 17
Pages: 1-9
DOI
Peer Reviewed
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