| Project/Area Number |
20K07006
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
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| Research Institution | Hyogo Medical University (2022-2024)
Hyogo University of Health Sciences (2020-2021) |
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Principal Investigator |
Maeda Hatsuo 兵庫医科大学, 薬学部, 教授 (00229311)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塚本 効司 兵庫医科大学, 薬学部, 准教授 (00454794)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | ポリスルフィド / スルフヒドリル化タンパク質 / 蛍光プローブ / バイオイメージング / 可視化計測 / ポリスルフィド化タンパク質 / FRET型蛍光プローブ / 二波長型蛍光プローブ / 硫化水素 / 二硫化二水素 / 活性酸素種 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、研究代表者者らがこれまでに蓄積してきた研究成果から確立している蛍光プローブ設計戦略に基づき設計したプロトタイプ蛍光プローブをプラットフォームとして、生体内チオール類には応答することなく、ポリスルフィドまたはポリスルフィド化タンパク質に特異的かつ高感度に蛍光応答を与える新規プローブの設計開発に取り組む。そして、最適化した蛍光プローブを活用することにより、ポリスルフィドの生体内ダイナミクス解析法ならびにポリスルフィド化タンパク質のオンサイト分析法のプロトコールを確立し、ポリスルフィドおよびポリスルフィド化タンパク質をターゲットとする医学・生理学研究の更なる発展に貢献する。
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| Outline of Final Research Achievements |
To develop a fluorescent probe for detection of hydrogen polysulfides [H-S-(S)n-H, n > 1], we evaluated fluorescent properties of the fluorescein derivatives designed by tuning electron-withdrawing properties of the benzenesulfonyl group on 3′-(2,4-dinitrobenzenesulfonyl)-2′,7′-dimethylfluorescein, a probe for biothiols. As a result, the mono-protected fluorescein with a 2-nitrobenzenesulfonyl group (1c), readily prepared with commercially available reagents, had a remarkable property as a probe for H2Sn with respect to selectivity and sensitivity in a physiological condition. Although 1c itself was not able to apply to cell experiments due to its high hydrophilicity, the compound 3, derived from 1c by an acetylation, was cell-permeable and applicable to fluorescent imaging of H2Sn in HeLa cell.
Based on these results, we designed FRET type fluorescent probe useful for ratiometry of polysulfides and S-sulfhydrated proteins, and yet our attempts were unsuccessful.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
生体内において生合成される硫化水素から発生するポリスルフィドは、神経伝達、血管緊張、細胞保護、炎症応答、血管新生などの制御因子として機能することが見出されている。また、その機能は、システイン残基をS-スルフヒドリル化することにより、それらの生命現象に関与するキナーゼなどのタンパク質を活性化することにより発現することも近年明らかにされている。しかし、ポリスルフィドならびにS-スルフヒドリル化タンパク質の細胞内ダイナミクス、血液内に存在するS-スルフヒドリル化タンパク質と疾患の関係については不明な点が多い。この問題点の解決に、本研究において開発した蛍光プローブは貢献すると期待される。
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