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アセチルCoAを選択的に検出する蛍光プローブを用いた細胞内代謝の可視化解析

研究課題

研究課題/領域番号 12J05559
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生体関連化学
研究機関九州大学

研究代表者

高嶋 一平  九州大学, 大学院薬学研究院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2012 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード蛍光イメージング / アセチルCoA / Photo-induced Electron Transfer / 光誘起電子移動 / アセチル基転移反応
研究概要

アセチルCoAは細胞内に比較的高濃度で存在するポリリン酸種であり、クエン酸回路、脂質合成などの生体内代謝における重要な生体内基質分子である。細胞内アセチルCoAの濃度変動は細胞増殖に伴って起こるため(数μMから数十μMレベルの変化)、細胞の代謝状況の亢進や減衰を捉える有用なパラメーターとなり得る。一方で細胞内アセチルCoAの解析は、もっぱら細胞破砕後のHPLC分析に頼っているのが現状であり、アセチルCoAを簡便に検出できる蛍光プローブ開発例は全くない状況にある。本研究では、このような状況の中で蛍光プローブを用いたアセチルCoAの蛍光イメージングによって細胞の代謝状態を可視化解析することを目的とする。
筆者は昨年度までにチオール基を触媒として蛍光色素に直結したアミノ基にアセチル基を転移することにより蛍光変化する新規機構を見出し、アセチル基転移を蛍光検出可能なアントラセン型蛍光プローブの開発に成功した。さらに昨年度は本機構をより長波長で励起可能なフルオレセイン型やローダミン型蛍光プローブの開発を目指して研究を行ってきたが、その開発は未だ途上である。その原因として本研究中で偶然に亜鉛イオンに対する蛍光レシオプローブや過酸化水素を検出可能な蛍光プローブを見出したことからこれら検出系の確立に注力したためである。これら別の研究は既に完了したため、本年度は本研究テーマを再開して集中して取り組むことにより目標の達成が可能であると考える。
さらに今後は開発した蛍光プローブを用いて細胞内アセチルCoAの濃度変動とタンパク質のアセチル化修飾率との相関についても検討を行う。細胞内アセチルCoAの濃度変動がどのように細胞代謝や細胞堆殖と相関しているのかを検討することで、細胞代謝のしくみや制御機構を解明する新たな知見を得られると期待される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

昨年度は本研究の間に他の研究テーマ(亜鉛イオンの蛍光レシオ検出, 過酸化水素の蛍光レシオ検出)を創出し、これら検出系の確立を優先して研究を行ってきた。しかし、その研究テーマについては既にほぼ完了し、本年度は本研究を再開して集中して取り組むことで目標の達成が可能であると考える。

今後の研究の推進方策

上述のとおり、本研究を再開し集中して取り組む予定であり、既に合成する分子の設計を完了している。本年度は本分子を合成するとともに細胞内のアセチルCoA検出に適した分子構造(細胞膜透過性など)へと構造最適化を実施する。さらに今後は開発した蛍光プローブを用いて細胞内アセチルCoAの濃度変動とタンパク質のアセチル化修飾率との相関についても検討を行う。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Design of Ratiometric Fluorescent Probes Based on Arene-Metal ion Interactions and Their Apphcation to Cd_^<II> and Hydrogen Sulfide Imaging in Living Cells2014

    • 著者名/発表者名
      Ippei Takashima, Miyuki Kinoshita, Ryosuke Kawagoe, Saika Nakagawa, Manabu Sugimoto, Itaru Hamachi, and Ako Ojida
    • 雑誌名

      Chemistry-A European Journal

      巻: 20 号: 8 ページ: 2184-2192

    • DOI

      10.1002/chem.201304181

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coordination ligand exchange of a xanthene probe-Ce (III) complex for selective fluorescence sensing of inorganic pyrophosphate2014

    • 著者名/発表者名
      Ekkachai Kittiloespaisan, Ippei Takashima, Wansika Kiatpathom chai, Jirarut Wongkongkatep, and Akio Ojida
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 50 号: 17 ページ: 2126-2128

    • DOI

      10.1039/c3cc48101h

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] AMコンタクト機構による蛍光レシオセンシングとその生体機能解析への応用2014

    • 著者名/発表者名
      髙嶋 一平、木下 実由紀、川越 亮介、杉本 学、浜地 格、王子田 彰夫
    • 学会等名
      第94回化学会春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-03-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 芳香族色素-金属イオン間相互作用を用いた蛍光レシオプローブの開発とそのメカニズム解明2013

    • 著者名/発表者名
      髙嶋 一平、木下 実由紀、川越 亮介、杉本 学、浜地 格、王子田 彰夫
    • 学会等名
      第39回反応と合成の進歩シンポジウム
    • 発表場所
      九州大学百年記念講堂
    • 年月日
      2013-11-06
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 芳香族色素-金属イオン間相互作用(AMコンタクト機構)を応用した硫化水素の蛍光レシオイメージング2013

    • 著者名/発表者名
      髙嶋 一平、川越 亮介、杉本 学、浜地 格、王子田 彰夫
    • 学会等名
      第8回ケミカルバイオロジー学会
    • 発表場所
      東京医科歯科大学
    • 年月日
      2013-06-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 芳香族-金属イオン間の直接的な相互作用に伴う蛍光レシオ変化を応用したカドミウム(II)イオンの細胞内蛍光イメージング2013

    • 著者名/発表者名
      高嶋一平
    • 学会等名
      第133回薬学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] AMコンタクト機構とそのメカニズム解明2013

    • 著者名/発表者名
      高嶋一平
    • 学会等名
      第93回化学会春季年会
    • 発表場所
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス
    • 年月日
      2013-03-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Biological Analysis Using Aromatic Metallation System2012

    • 著者名/発表者名
      高嶋一平
    • 学会等名
      第3回大津会議
    • 発表場所
      大津プリンスホテル
    • 年月日
      2012-10-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] アロマティックメタレーション機構を用いた細胞機能の蛍光センシング2012

    • 著者名/発表者名
      高嶋一平
    • 学会等名
      第6回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      北海道大学高等教育推進機構
    • 年月日
      2012-09-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Aromatic Metallation による生体内機能解析2012

    • 著者名/発表者名
      高嶋一平
    • 学会等名
      生体機能関連化学部会若手の会 第24回若手の会サマースクール
    • 発表場所
      休暇村志賀島
    • 年月日
      2012-07-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] アロマティックメタレーションを用いた金属イオンの蛍光センシングとその生体機能解析への応用2012

    • 著者名/発表者名
      高嶋一平
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会第7回年会
    • 発表場所
      京都大学 百周年時計台記念館
    • 年月日
      2012-06-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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