2015 Fiscal Year Annual Research Report
アゾ基の構造ダイナミクスを利用した蛍光プローブの創製
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 |
26104509
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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, 薬学研究科(研究院), 准教授 (70451854)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 分析科学 / 薬学 / 分子認識 / イメージング / 蛍光 / 光増感剤 / 低酸素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生命現象を理解する上で、生きている状態のままの生体でリアルタイムかつ高い時空間分解能で生命現象を可視化することは、それらの理解の上で極めて重要である。このような観察を実現する技術として、簡便性や高い感度、高い時空間分解能から蛍光イメージングが生命科学研究において汎用されている。本研究においては、合成化学を駆使して新しい機能を持つ有機小分子の創製を行った。特に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)の開発を目指した。
生体内における異常な低酸素状態はがんや虚血性疾患などと密接に関与している。本年度は、低酸素環境を認識し発蛍光する蛍光プローブに加えて、低酸素環境で活性化し光増感能を回復する機能性光増感剤の開発を行った。このような機能性光増感剤の開発は、がん細胞に取り込ませてレーザー照射によって治療を行う光線力学療法(PDT)や、細胞死を誘導してその機能を解析するcell ablationに応用される。
これまでに開発に成功している低酸素環境を検出する蛍光プローブの分子デザインとして、アゾ基が低酸素環境下選択的に還元的開裂反応を受けること、及びアゾ化合物が一般的に無蛍光物質であることに着目した。すなわち、蛍光団の共役系にアゾ基を導入することで蛍光を消失させ、低酸素環境依存的にアゾ基が還元的開裂を受けることで蛍光が回復する低酸素感受性蛍光プローブの開発に成功している。一方、光増感剤の分子設計としては、重原子効果により高い効率で一重項酸素を生成することが知られているSe-xanthene系色素のアゾ誘導体としてdiMe SeRを開発し、それを母核としたdiMe azoSeRをデザイン・合成し、さらに生細胞への応用も行った。これら研究を通して、本「柔らかな分子系」の有用性を示すことに成功した。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(53 results)
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[Journal Article] A Protein-Coupled Fluorescent Probe to Visualize Potassium Ion Transition on Cellular Membranes2016
Author(s)
Tomoya Hirata, Takuya Terai, HisaoYamamura, Manabu Shimonishi, Toru Komatsu, Kenjiro Hanaoka, Tasuku Ueno, Yuji Imaizumi, Tetsuo Nagano,, Yasuteru Urano
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Journal Title
Analytical Chemistry
Volume: 88
Pages: 2693-2700
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Analysis of Chemical Equilibrium of Si-substituted Fluorescein and its Application to Develop a Scaffold for Red Fluorescent Probes2015
Author(s)
Kazuhisa Hirabayashi, Kenjiro Hanaoka, Toshio Takayanagi, Yuko Toki, Takahiro Egawa, Mako Kamiya, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Takuya Terai, Kengo Yoshida, Masanobu Uchiyama, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
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Journal Title
Analytical Chemistry
Volume: 87
Pages: 9061-9069
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Artificial Ligands of Streptavidin (ALiS): Discovery, Characterization, and Application for Reversible Control of Intracellular Protein Transport2015
Author(s)
Takuya Terai, Moe Kohno, Gaelle Boncompain, Shigeru Sugiyama, Nae Saito, Ryo Fujikake, Tasuku Ueno, Toru Komatsu, Kenjiro Hanaoka, Takayoshi Okabe, Yasuteru Urano, Franck Perez, Tetsuo Nagano
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Journal Title
Journal of the American Chemical Society
Volume: 137
Pages: 10464-10467
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Identification of Tissue-restricted Bio-reaction Suitable for In Vivo Targeting by Fluorescent Substrate Library-based Enzyme Discovery2015
Author(s)
Kentaro Yoshioka, Toru Komatsu, Akihiro Nakada, Jun Onagi, Yugo Kuriki, Mitsuyasu Kawaguchi, Takuya Terai, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
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Journal Title
Journal of the American Chemical Society
Volume: 137
Pages: 12187-12190
DOI
Peer Reviewed
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