Light-Gated Relay Catalysis to Chemically Identify Glycan-Protein Interactions
| Project Area | Regulation of membrane dynamics by glycan chemical knock-in |
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| Project/Area Number |
21H05076
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Hokkaido University (2023)
Kyoto University (2021-2022) |
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Principal Investigator |
浅野 圭佑 北海道大学, 触媒科学研究所, 准教授 (90711771)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
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| Keywords | 光駆動リレー触媒 / 糖鎖-タンパク質相互作用 / 時空間選択的標識 / シクロオクテン / ハロゲン化反応 / 光駆動触媒 |
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| Outline of Research at the Start |
膜タンパク質上の糖鎖と相互作用する生体分子を検出する技術を開発し、生体機能制御の基盤になる膜タンパク質の動態を理解する。分子サイズが大きい生化学ツールによる特異的標識反応では、膜タンパク質本来の機能が損なわれ、検出精度が低い。また、従来の化学的標識法は生体侵襲性が高い。本研究では、サイズが小さい生体適合触媒による光駆動リレー反応と極小タンパク質タグを複合し、生体侵襲性も低減した標識技術を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
独自に開発したシクロオクテン触媒に関するこれまでの実績（ACIE 2018, 57, 13863）を基盤に、シクロオクテン触媒によるチロシンの求電子的ハロゲン化反応を開発した。特に、実験と計算による反応機構解析を通して触媒活性の詳細を理解することで、シクロオクテン触媒の活性が置換基により制御可能なことを見いだし、既に報告したシクロオクテン触媒と比較してもさらに劇的に高活性になった二官能性シクロオクテン触媒を開発した。また、この二官能性シクロオクテン触媒の活性が置換基を保護することで抑制できることも見いだした。そこでこれ利用して、光分解性保護基を付けることで光照射により活性をオフ/オン制御できる光駆動触媒を開発した。本触媒は、本研究で目指している生体分子標識に必要な反応の時空間制御に利用可能である。さらに、触媒開発だけではなく、生理的条件（水系溶媒、反応温度37 ℃）にてバックグランド反応は起こさないが、シクロオクテン触媒存在下では速やかに反応する生体適合ハロゲン化剤も独自に開発した。
これらの研究成果に関しては学会にて既に発表を行った。
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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
当初予定していた研究計画から戦略を少し変更したが、概ね良い結果を得ている。また、触媒開発だけではなく反応剤開発にも研究を展開でき、目的とする生体適合反応の実現に想定以上に近づいた。現在は、これまでの研究成果を基盤にしてさらに研究を発展させており、当初の計画よりも研究構想に広がりが見え始めている。以上の状況から、全体として研究は当初の計画以上に進展していると考えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
アミノ酸の反応に対して開発した触媒・反応剤を利用して、ペプチド/タンパク質を基質にした反応に展開する。また現状は、光照射によりシクロオクテン触媒を直接励起して活性をオフ/オン制御しているが、本研究で目的にしている生体分子観察のためには、アンテナになる別の光触媒を介してシクロオクテン触媒を活性化できるリレー触媒系の構築が必要である。このためシクロオクテン触媒を活性化できる光触媒を開発する。特に、生体侵襲性を低減するために長波長領域での活性化を目指す。
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Report
(1 results)
Research Products
(18 results)
