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蛍光発光原理解明のための有機化学

研究課題

研究課題/領域番号 12470475
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 化学系薬学
研究機関東京大学

研究代表者

長野 哲雄  東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (20111552)

研究分担者 浦野 泰照  東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助手 (20292956)
菊地 和也  東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助教授 (70292951)
樋口 恒彦  名古屋市立大学, 薬学部, 教授 (50173159)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
13,700千円 (直接経費: 13,700千円)
2002年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
2001年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
2000年度: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円)
キーワード蛍光 / プローブ / FRET / PET / 加水分解酵素 / 一酸化窒素 / 亜鉛イオン / 活性酵素 / 活性酸素 / ERET
研究概要

21世紀の生命科学として、"生きている状態"の細胞あるいは生体組織から生体分子を時々刻々の動的変化に対応して捉え、真の生命現象を解析する研究が重要視されている。このためには従来に無い画期的バイオイメージング技術の開発が求められている。本研究は「蛍光発光原理解明のための有機化学」を研究課題としているが、これは生体組織から生体成分を検出するバイオイメージングプローブの創製を最終目標としている。
まず、はじめに蛍光発光の原理としてPhotoinduced Electron Transfer (PET)機構の詳細な解析を行い、それに基づいて一酸化窒素(NO)、亜鉛イオン、活性酸素さらには一重項酸素のプローブの開発に成功した。さらに、別の機構であるFluorescence Resonance Energy Transfer (FRET)の詳細な解析を行った。FRETにおける励起エネルギー移動速度定数はFoerster式に規定されるが、これは具体的には(1)ドナーとアクセプターの相対的モーメントの向き(配向因子)、(2)ドナーの蛍光スペクトルとアクセプターの吸収スペクトルの重なりの程度(重なり積分)、(3)ドナーとアクセプターの距離、の三点が重要であることを示している。我々は(2)と(3)に基づいた蛍光特性の変化を精査し、その検討に基づいて、protein tyrosine phosphataseとphosphodiesteraseのプローブ開発に成功した。これらの原理に基づく発光特性の変化は普遍性があり、他の生体分子プローブの創製にも応用できるものであり、この点から本科学研究費補助金で行われた研究プロジェクトは大成功であったと総括できる。

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (45件)

  • [文献書誌] Ken-ichi Setsukinai: "Development of Novel Fluorescence Probes That Can Reliably Detect Reactive Oxygen Species and Distinguish Specific Species"J. Biol. Chem.. 278. 3170-3175 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Satoko Maruyama: "A Novel, Cell-Permeable, Fluorescent Probe for Ratiometric Imaging of Zinc Ion"J. Am. Chem. Soc.. 124. 10650-10651 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sayaka Ueno: "Mossy Fiber Zn^<2+> Spillover Modulates Heterosynaptic N-methyl-D-aspartate Receptor Activity in Hippocampel CA3 Circuits"J. Cell Biology. 158. 215-220 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomoya Hirano: "Improved Fluorescent Probes for Zinc, ZnAFs, Suitable for Biological Applications"J. Am. Chem. Soc.. 124. 6555-6562 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shin Mizukami: "A Fluorescent Anion Sensor That Works in Neutral Aqueous Solution for Bioanalytical Application"J. Am. Chem. Soc.. 124. 3920-3925 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideo Takakusa: "Design and Synthesis of an Enzyme-Cleavable Sensor Molecule for Phosphodiesterase Activity Based on FRET"J. Am. Chem. Soc.. 124. 1653-1657 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tetsuo Nagano: "Bioimaging of Nitric Oxide"American Chemical Society. 1235-1270 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kenjiro Hanaoka, Kazuya Kikuchi, Hirotatsu Kojima, Yasuteru Urano and Tetsuo Nagano: "Selective Detecting of Zinc Ions with Novel Luminescent Lanthanide Probes"Angewandte Chemie, Int. Ed.. in press.

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takanari Inoue, Kazuya Kikuchi, Kenzo Hirose, Masamitsu Iino and Tetsuo Nagano: "Spatiotemporal Laser Inactivation of Inositol 1,4,5-Trisphosphate Receptors Using Synthetic Small-molecule Probes"Chemistry & Biology. in press.

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takuji Shoda, Kazuya Kikuchi, Hirotatsu Kojima, Yasuteru Urano, Hirokazu Komatsu, Koji Suzuki and Tetsuo Nagano: "Development of Selective, Visible Light-excitable, Fluorescent Magnesium Probes with a Novel Fluorescence Switching Mechanism"The Analyst. in press.

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideo Takakusa, Kazuya Kikuchi, Yasuteru Urano, Hirotatsu Kojima, and Tetsuo Nagano: "A Novel Design Method of Ratiometric Fluorescent Probes Based on Fluorescence Resonance Energy Transfer Switching by Spectral Overlap Integral"Chemistry-A European Journal. 9. 1479-1485 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ken-ichi Setsukinai, Yasuteru Urano, Katsuko Kakinuma, Hideyuki J. Majima and Tetsuo Nagano: "Development of Novel Fluorescence Probes That Can Reliably Detect Reactive Oxygen Species and Distinguish Specific Species"J. Biol. Chem.. 278. 3170-3175 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takahiro Kitano, Shinji Matsumura, Toshihito Seki, Takatoshi Hikida, Kenji Sakimura, Tetsuo Nagano, Masayoshi Mishina, Shigetada Nakanishi and Seiji Itoh: "Characterization of N-methyl-D-aspartate Receptor Subunits Involved in Acute Ammonia Toxicity"Neurochem. Int.. in press.

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tamaki Mabuchi, Shinji Matsumura, Emiko Okuda-Ashitaka, Takahiro Kitano, Hirotatsu Kojima, Foo Y. Liew, Tetsuo Nagano, Toshiaki Minami and Seiji Ito: "Attenuation of Neuropathic Pain by Nociceptin/Orphanin FQ Antagonist is Mediated by Inhibition of Nitric Oxide Production"Eur. J. Neurosci.. in press.

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nobuhiro Nishiyama, Hendrik R. Stapert, Guo-Dong Zhang, Daisuke Takasu, Dong-Lin Jiang, Tetsuo Nagano, Takuzo Aida and Kazunori Kataoka: "Light-Harvesting Ionic Dendrimer Porphyrins as New Photosensitizers for Photodynamic Therapy"Bioconjugate Chemistry. 14. 58-66 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kenjiro Hanaoka, Kazuya Kikuchi, Yasuteru Urano, Michiko Narazaki, Takashi Yokawa, Shigeru Sakamoto, Kentaro Yamaguchi and Tetsuo Nagano: "Design and synthesis of a novel magnetic resonance imaging contrast agent for selective sensing of zinc ion"Chemistry and Biology. 9. 1027-1032 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Maruyama, K. Kikuchi, T. Hirano, Y. Urano and T. Nagano: "A Novel, Cell-Permeable, Fluorescent Probe for Ratiometric Imaging of Zinc Ion"J. Am. Chem. Soc.. 124. 10650-10651 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Noriyuki Suzuki, Tsunehiko Higuchi and Tetsuo Nagano: "Multiple Active Intermediates in Oxidation Reaction Catalyzed by Synthetic Heme-thiolate Complex Relevant to Cytochrome P450"J. Am. Chem. Soc.. 124. 9622-9628 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sayaka Ueno, Masako Tsukamoto, Tomoya Hirano, Kazuya Kikuchi, Maki K. Yamada, Nobuyoshi Nishiyama, Tetsuo Nagano, Norio Matsuki and Yuji Ikegaya: "Mossy Fiber Zn2+ Spillover Modulates Heterosynaptic N-methyl-D-aspartate Receptor Activity in Hippocampel CA3 Circuits"J. Cell Biology. 158. 215-220 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomoya Hirano, Kazuya Kikuchi, Yasuteru Urano and Tetsuo Nagano: "Improved Fluorescent Probes for Zinc, ZnAFs, Suitable for Biological Applications"J. Am. Chem. Soc.. 124. 6555-6562 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ken-ichi Setsukinai: "Development of Novel Fluorescence Probes that Can Reliably Detect Reactive Oxygen Species and Distinguish Specific Species"J. Biol. Chem.. (in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Satoko Mayuyama: "A Novel, Cell-Permeable, Fluorescent Probe for Patiometric Imaging of Zinc Ion"J. Am. Chem. Soc.. 124. 10650-10651 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Sayaka Ueno: "Mossy Fiber Zn^<2+> Spillover Modulates Heterosynaptic N-methyl-D-aspartate Receptor Activity in Hippocampel CA3 Circuits"J. Cell Biology. 158. 215-220 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tomoya Hirano: "Improved Fluorescent Probes for Zinc, ZnAFs, Suitable for Biological Applications"J. Am. Chem. Soc.. 124. 6555-6562 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Shin Mizukami: "A Fluorescent Anion Sensor that Works in Neutral Aqueous Solution for Bioanalytical Application"J. Am. Chem. Soc.. 124. 3920-3925 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Hideo Takakusa: "Design and Synthesis of an Enzyme-Cleavable Sensor Molecule for Phosphodiesterase Activity Based on FRET"J. Am. Chem. Soc.. 124. 1653-1657 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tetsuo Nagano: "Bioimaging of Nitric Oxide"American Chemical Society. 1653-1657 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Motohiro Nishida: "Gi and Go as a Pedox Sensor"J.Biol.Chem.. (in press).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hideo Takakusa: "Design and Synthesis of an Enzyme-Cleavable sensor Molecule for Phosphodiesterase Activity Based on FRET"J.Am.Chem.Soc.. (in press).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Noriyuki Suzuki: "Orthogonality of Calcium Concentration and Ability of 4, 5-Diaminofluorescein to Detect NO"J.Biol.Chem.. (in press).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kuni Tanaka: "Rational Design of Fluorescein-based Fluorescence Probes-Mechanism-based Design of a Maximum Fluorescence Probe for ^1O_2"J.Am.Chem.Soc.. (in press).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hirotatsu Kojima: "Bioimaging of Nitric oxide with Fluorescent Indicators Based on Rhodamine Chromophore"Anal.Chem.. 73. 1967-1973 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Takanari Inoue: "Small Molecule-based Laser Inactivation of Inositol 1, 4, 5-Triphosphate Receptor"Chemistry and Biology. 8. 9-15 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Tomoya Hirano: "Novel Zinc Fluorescent Probes Excitable with Visible Light for Biological Applications"Angewandte Chemie,Int.Ed.. 39. 1052-1054 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Mitsunori Koresawa: "Development of Time-resolved Fluorometric Detection System Using Diffusion-enhanced Energy Transfer"Analytical Chemistry. 72. 4904-4907 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Yasutomo Kawanishi,: "Design and Synthesis of Intramolecular Resonance Energy Transfer Probes for Use in Aqueous Solution"Angewandte Chemie,Int.Ed.. 39. 3438-3440. (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Tomoya Hirano: "Highly Zinc-Selective Fluorescent Sensor Molecules Suitable for Biological Applications"J.Am.Chem.Soc.. 122. 12399-12400 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Noriyuki Suzuki: "First Synthetic NO-heme-thiolate Complex Relevant to Nitric Oxide Synthase and Cytochrome P450nor"J.Am.Chem.Soc.. 122. 12059-12062 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Ken-ichi Setsukinai: "Fluorescence Switching by 0-dearylation of 7-Aryloxycoumarines.-Development of Novel Fluorescence Probes to Detect Reactive Oxygen Species with High Selectivity-"J.Chem.Soc.,Perkin Transaction 2. 2453-2457 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Yoshinori Itoh: "Determination and Bioimaging Method for Nitric Oxide in Biological Specimens by Diaminofluorescein Fluorometry"Analytical Biochemistry. 287. 203-209 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Hideo Takakusa: "Intramolecular Fluorescence Resonance Energy Transfer System with Coumarin Donor Induced in β-Cyclodextrin"Analytical Chemistry. (in press).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Hirotatsu Kojima: "Visualization of Oxygen Concentration-dependent Production of Nitric Oxide in Rat Hippocampal Slices during Aglycemia"J.Neurochem.. (in press).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Takanari Inoue: "Small Molecule-based Laser Inactivation of Inositol 1,4,5-Triphoaphate Receptor"Chemistry and Biology. (in press).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Hirotatsu Kojima: "Bioimaging of Nitric Oxide with Fluorescent Indicators Based on Rhodamine Chromophore"Analytical Chemistry. (in press).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kumi Tanaka: "Rational Design of Fluorescein-based Fluorescence Probes.-Mechanism-based Design of a Maximum Fluorescence Probe for Singlet Oxygen-"J.Am.Chem.Soc.. (in press).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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