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生細胞蛍光プローブの分子設計を目的とした蛍光発光原理解明

研究課題

研究課題/領域番号 13558078
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 生物有機科学
研究機関東京大学

研究代表者

菊地 和也  東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助教授 (70292951)

研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
13,600千円 (直接経費: 13,600千円)
2003年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
2002年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
2001年度: 5,600千円 (直接経費: 5,600千円)
キーワードFRET / レシオイメージング / 蛍光プローブ / PTP / エネルギー移動 / 重なり積分 / アラキドン酸 / フルオレセイン / 蛍光共鳴エネルギー移動 / チロシンフォスファターゼ / レシオ測定法 / バイオイメージング / フルオレッセイン / クマリン / 可視化解析 / マクロCALI / クロモフォア / レーザー分子不活化 / IP_3受容体 / レーザー照射 / 平滑筋組織 / 細胞内Ca^<2+> / 亜鉛イオン / CA1 / 海馬 / 虚血 / 可視化 / 歯状回
研究概要

現在,ポストゲノム時代における重要な研究課題として細胞内外に作用する分子の働きを,機能しているその場で解明することが挙げられるようになった.この目的のため,細胞内分子と特異的に反応して可視化することができる機能性分子をデザイン・合成し,生物応用を行った.
【レシオイメージングを可能とするFRET型センサー分子】異なる2波長での蛍光強度を測定しその比(レシオ)を検出するレシオ測定法は,蛍光プローブ自身の局在や濃度変化等の影響を減じることができるため,イメージングを行う際に有用な測定法である.レシオ測定を可能とする手法の1つにFRET(蛍光共鳴エネルギー移動)が挙げられる.本研究では、重なり積分変化によってFRET効率を変化させる手法を新規に提案し,タンパク質チロシンホスファターゼ(PTP)を標的としたセンサー分子の開発を行った.PTPは,細胞機能(分化,増殖,癌化,神経機能)に関与すると報告されているが,活性調節機構に関して不明な点が多く生理的条件下でのPTP活性検出法が求められていた.FRETにおいて,ドナーの蛍光とアクセプターの吸収の重なりの大きさ(重なり積分)は,エネルギー移動効率を規定する因子の一つである.今回,Fluoresceinが2つのコンフォメーション(lactone型とquinoid型)をとることに着目して,重なり積分変化をスイッチとする新規設計法を考案し,PTP活性蛍光センサーをデザイン・合成した.感度・酵素との親和性ともに優れていたセンサー分子をレシオイメージングに適用した結果,生細胞におけるPTP活性を直接検出することが可能となり,正常細胞の接触状態に依存するPTP活性上昇を初めて捉えることに成功した.さらに,アラキドン酸代謝経路より産生される活性酸素種がPTP活性の調節因子となっていることが示された.

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (30件)

  • [文献書誌] T.Hirano, K.Kikuchi, Y.Urano, T.Nagano: "Improved Fluorescent Probes for Zinc, ZnAFs, Suitable for Biological Applications"J.Am.Chem.Soc.. 124. 6555-6562 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Mizakami, T.Nagano, Y.Urano, A.Ootani, K.Kikuchi: "A Fluorescent Anion Sensor That Works in Neutral Aqueous Solution for Bioanalytical Application."J.Am.Chem.Soc.. 124. 3920-3925 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takakusa, K.Kikuchi, Y.Urano, S.Sakamoto, K.Yamaguchi, T.Nagano: "Design and Synthesis of an Enzyme-Cleavable Sensor Molecule for Phospho diesrerase Activity Based on Fluorescence Resonance Energy Transfer"J.Am.Chem.Soc.. 124. 1653-1657 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Maruyama, K.Kikuchi, T.Hirano, Y.Urano, T.Nagano: "A Novel, Cell-Permeable, Fluorescent Probe for Ratiometric Imaging of Zinc Ion"J.Am.Chem.Soc.. 124. 10650-10651 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hanaoka, K.Kikuchi, M.Kojima, Y.Urano, T.Nagano: "Selective Detecting of Zinc Ions with Novel Luminescent Lanthanide Probes."Angew.Chem.Int.Ed.. 42. 2996-2999 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kikuchi, K.Komatsu, T.Nagano: "Zinc Sensing for Cellular Applications."Curr.Opi.Chem.Biol.. 8. 182-191 (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hirano, K.Kikuchi, Y.Urano, T.Nagano: "Improved Fluorescent Probes for Zinc, ZnAFs, Suitable for Biological Applications."J. Am. Chem. Soc.. 124. 6555-6562 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Mizukami, T.Nagano, Y.Urano, A.Odani, K.Kikuchi: "A Fluorescent Anion Sensor That Works in Neutral Aqueous Solution for Bioanalytical Application."J. Am. Chem. Soc.. 124. 3920-3925 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takakusa, K.Kikuchi, Y.Urano, S.Sakamoto, K.Yamaguchi, T.Nagano: "Design and Synthesis of an Enzyme-Cleavable Sensor Molecule for Phosphodiesterase Activity Based on Fluorescence Resonance Energy Transfer."J. Am. Chem. Soc.. 124. 1653-1657 (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
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Maruyama, K.Kikuchi, T.Hirano, Y.Urano, 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
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hanaoka, K.Kikuchi, H.Kojima, Y.Urano, T.Nagano: "Selective Detection of Zinc Ions with Novel Luminescent Lanthanide Probes."Angew. Chem. Int. Ed.. 42. 2996-2999 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kikuchi, K.Komatsu, T.Nagano: "Zinc Sensing for Cellular Applications."Curr. Opi. Chem. Biol.. 8. 182-191 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hanaoka, K.Kikuchi, H.Kojima, Y.Urano, T.Nagano: "Selective Detection of Zinc Ions with Novel Luminescent Lanthanide Probes."Angew.Chem.Int.Ed.. 42. 2996-2999 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Inoue, K.Kikuchi, K.Hirose, M.Iino, T.Nagano: "Spatiotemporal Laser Inactivation of Inositol 1,4,5-Trisphosphate Receptors Using Synthetic Small-molecule Probes."Chemistry & Biology. 10. 503-509 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Takakusa, K.Kikuchi, Y.Urano, H.Kojima, T.Nagano: "A Novel Design Method of Ratiometric Fluorescent Probes Based on Fluorescence Resonance Energy Transfer Switching by Spectral Overlap Integral."Chem.Eur.J.. 9. 1479-1485 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] D.Okada, C.C.Yap, H.Kojima, K.Kikuchi, T.Nagano: "Distinct Glutamate Receptors Govern Differential Levels of Nitric Oxide Production in a Layer-specific Manner in the Rat Cerebellar Cortex."Neuroscience. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kikuchi, K.Komatsu, T.Nagano: "Zinc Sensing for Cellular Applications."Curr.Opi.Chem.Biol.. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kikuchi, H.Takakusa, T.Nagano: "Recent Advances in Design of Small Molecule Based FRET Sensors for Cell Biology."Trends Anal.Chem.. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hirano, K.Kikuchi, Y.Urano, T.Nagano: "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] S.Mizukami, T.Nagano, Y.Urano, A.Odani, K.Kikuchi: "A Fluorescent Anion Sensor That Works in Neutral Aqueous Solution for Biological 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] H.Takakusa, K.Kikuchi, Y.Urano, S.Sakamoto, K.Yamaguchi, T.Nagano: "Design and Synthesis of an Enzyme-Cleavable Sensor Molecule for Phosphodiesterase Activity Based on Fluorescence Resonance Energy Transfer"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] S.Maruyama, K.Kikuchi, T.Hirano, Y.Urano, T.Nagano: "A Novel, Cell-Permeable, Fluorescent Probe for Ratiometric 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] K.Haraoka, K.Kikuchi, Y.Urano, M.Narazaki, T.Yokoma, S.Sakamoto, K.Yamaguchi, T.Nagano: "Design and Synthesis of a Novel Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent for Selective Sensing of Zinc Ion"Chem. Biol.. 9. 1027-1032 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ueno, M.Tsukamoto, T.Hirano, K.Kikuchi, M.Y.Yamada, N.Nishiyama, T.Nagano, N.Matsuki, Y.Ikegaya: "Mossy Fiber Zn^2 Spillover Modulates Heterosynaptic N-methyl-D-aspartate Receptor Activity in Hippocampal CA3 Circuits"J. Cell Biol.. 158. 215-220 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Haraoka, K.Kikuchi, Y.Urano, T.Nagano: "Selective Sensing of Zic Ion with a Novel Magnetic Resonance Imaging Contrast"J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2. 1840-1843 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Inoue, K.Kikuchi, K.Hirose, M.Iino, T.Nagano: "Small Molecule-based Laser Inactivation of Inosirol 1, 4, 5-Triphosphate Receptor"Chem. Biol.. 8. 9-15 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Takakusa, K.Kikuchi, Y.Urano, T.Higuchi, T.Nagano: "In tramolecular Fluorescence Resonance Energy Transfer System with Coumarin Donur Included in beta-Cyclodextrin"Aral. Chem.. 73. 1967-1973 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kojima, M.Hirotani, N.Nakatsubo, K.Kikuchi, T.Nagano: "Bioimaging of Nitric Oxile with Fluoresent Indicators Based on Rlwdamine Chromophore"Aral. Chem.. 73. 939-942 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kojima, M.Hirata, Y.Kudo, K.Kikuchi, T.Nagano: "Visualization of Oxygen Consumption-dependent Production of Nitric Oxide in Rat Hippocampal Slices during Aglycernia"J. Neurochem.. 76. 1404-1410 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] N.Suzuki, H.Kojima, Y.Urata, K.Kikuchi, Y.Hirano, T.Nagano: "Orthogonality of Calcium Concentration and Ability of 4, 5-Diamiro fluorescein (DAF-2) to Detect No"J. Biol. Chem.. 277. 47-49 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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