超分子化学的手法を用いたヘム高親和性合成分子の創製とケミカルバイオロジーへの展開

• 研究課題/領域番号: 18K06551
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分47010:薬系化学および創薬科学関連
• 研究機関: 名古屋市立大学
• 研究代表者: 久松 洋介 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 講師 (80587270)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: ヘム / 蛍光 / 人工レセプター / ホスト・ゲスト化学 / 超分子化学 / ホストゲスト化学 / 超分子 / 自己集合 / プロトポルフィリンIX / 光増感剤 / 光線力学療法 / 蛍光プローブ / ピンセット分子

研究成果の概要

生体内で重要な役割を担うヘムの生細胞中での挙動を直接観測できるツールの開発が望まれている。本研究期間において、ホスト・ゲスト化学を基盤とし、ヘムに対して高い結合親和性をもつ新規人工レセプターを設計、合成した。さらに研究を発展させ、中性水溶液中でヘム濃度依存的な蛍光応答を示す人工ヘムレセプターを見いだした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生体分子を水中で精密に認識する人工レセプターの開発と応用は、ホスト・ゲスト化学の分野において重要な研究課題の一つである。本研究期間において、生体内で重要な役割を持つヘムに対して高い結合親和性と蛍光応答性をもつ新規人工レセプターを開発した。今後、本研究で得られた知見を活用し改善を加えることで、ヘムの研究に貢献できる実用的なツールへと発展させたい。

研究成果

• [雑誌論文] Fluorescence Response and Self‐Assembly of a Tweezer‐Type Synthetic Receptor Triggered by Complexation with Heme and Its Catabolites (2021)
  • 著者名/発表者名: Hisamatsu Yosuke、Otani Koki、Takase Hiroshi、Umezawa Naoki、Higuchi Tsunehiko
  • 雑誌名: Chemistry - A European Journal 巻: 27 号: 21 ページ: 6489-6499
  • DOI: 10.1002/chem.202003872
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure-Based Identification of Potent Lysine-Specific Demethylase 1 Inhibitor Peptides and Temporary Cyclization to Enhance Proteolytic Stability and Cell Growth-Inhibitory Activity (2021)
  • 著者名/発表者名: Kitagawa Hiroki、Kikuchi Masaki、Sato Shin、Watanabe Hisami、Umezawa Naoki、Kato Maiko、Hisamatsu Yosuke、Umehara Takashi、Higuchi Tsunehiko
  • 雑誌名: Journal of Medicinal Chemistry 巻: 64 号: 7 ページ: 3707-3719
  • DOI: 10.1021/acs.jmedchem.0c01371
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalytic Hydrolysis of Phosphate Monoester by Supramolecular Complexes Formed by the Self-Assembly of a Hydrophobic Bis(Zn2+-cyclen) Complex, Copper, and Barbital Units That Are Functionalized with Amino Acids in a Two-Phase Solvent System (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuya Miyazawa, Akib Bin Rahaman, Yutaka Saga, Hiroki Imafuku, Yosuke Hisamatsu, Shin Aoki
  • 雑誌名: Micromachines 巻: 10 号: 7 ページ: 452-452
  • DOI: 10.3390/mi10070452
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Methylene chain ruler for evaluating the regioselectivity of a substrate-recognising oxidation catalyst (2019)
  • 著者名/発表者名: Teramae Shota、Kito Akane、Shingaki Tomoteru、Hamaguchi Yu、Yano Yuuki、Nakayama Takamori、Kobayashi Yuko、Kato Nobuki、Umezawa Naoki、Hisamatsu Yosuke、Nagano Tetsuo、Higuchi Tsunehiko
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 55 号: 58 ページ: 8378-8381
  • DOI: 10.1039/c9cc03041g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design, synthesis, and anticancer activity of iridium(III) complex-peptide hybrids that contain hydrophobic acyl groups at the N-terminus of the peptide units (2019)
  • 著者名/発表者名: Naito Kana、Yokoi Kenta、Balachandran Chandrasekar、Hisamatsu Yosuke、Aoki Shin
  • 雑誌名: Journal of Inorganic Biochemistry 巻: 199 ページ: 110785-110785
  • DOI: 10.1016/j.jinorgbio.2019.110785
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stable Iron Porphyrin Intramolecularly Coordinated by Alcoholate Anion: Synthesis and Evaluation of Axial Ligand Effect of Alcoholate on Spectroscopy and Catalytic Activity (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Shirakawa, Yuuki Yano, Yuki Niwa, Kanako Inabe, Naoki Umezawa, Nobuki Kato, Yosuke Hisamatsu and Tsunehiko Higuchi
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 58 号: 7 ページ: 4268-4274
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.8b03384
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of the o-Acetamido Group on pH-Dependent Light Emission of a 3-Hydroxyphenyl-Substituted Dioxetane Luminophore (2019)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Hisamatsu, Takehiro Fukiage, Kojiro Honma, Andrii G. Balia, Naoki Umezawa, Nobuki Kato and Tsunehiko Higuchi
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 21 号: 5 ページ: 1258-1262
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.8b03913
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibition of FAD-dependent lysine-specific demethylases by chiral polyamine analogues (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoki Umezawa, Kasumi Tsuji, Shin Sato, Masaaki Kikuchi, Hisami Watanabe, Yuhei Horai, Masashi Yamaguchi, Yosuke Hisamatsu, Takeshi Umehara and Tsunehiko Higuchi
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 8 号: 64 ページ: 36895-36902
  • DOI: 10.1039/c8ra07879c
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Design and Synthesis of a 4-Aminoquinoline-Based Molecular Tweezer That Recognizes Protoporphyrin IX and Iron(III) Protoporphyrin IX and Its Application as a Supramolecular Photosensitizer (2018)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Hisamatsu, Naoki Umezawa, Hirokazu Yagi, Koichi Kato and Tsunehiko Higuchi
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 9 号: 38 ページ: 7455-7467
  • DOI: 10.1039/c8sc02133c
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Potent Antimalarial Activity of Two Arenes Linked with Triamine Designed To Have Multiple Interactions with Heme (2018)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Sakata, Kosuke Yabunaka, Yuko Kobayashi, Hirohisa Omiya, Naoki Umezawa, Hye- Sook Kim, Yusuke Wataya, Yoshimi Tomita, Yosuke Hisamatsu, Nobuki Kato, Hirokazu Yagi, Tadashi Satoh, Koichi Kato, Haruto Ishikawa and Tsunehiko Higuchi
  • 雑誌名: ACS Medicinal Chemistry Letters 巻: 9 号: 10 ページ: 980-985
  • DOI: 10.1021/acsmedchemlett.8b00222
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Luminescent Iridium Complex-Peptide Hybrids (IPHs) for Therapeutics of Cancer: Design and Synthesis of IPHs for Detection of Cancer Cells and Induction of Their Necrosis-type Cell Death (2018)
  • 著者名/発表者名: Abdullah-Al Masum, Yosuke Hisamatsu, Kenta Yokoi, and Shin Aoki
  • 雑誌名: Bioinorganic Chemistry and Applications 巻: 2018 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1155/2018/7578965
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Design and Synthesis of a Luminescent Iridium Complex-Peptide (IPH) that Detects Cancer Cells and Induces Their Apoptosis (2018)
  • 著者名/発表者名: Abdullah-Al Masum, Kenta Yokoi, Yosuke Hisamatsu, Kana Naito, Babita Shashni, and Shin Aoki,
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry 巻: 26 号: 17 ページ: 4804-4816
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2018.08.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stereospecific Synthesis of Tris-heteroleptic Tris-cyclometalated Iridium(III) Complexes via Different Heteroleptic Halogen-Bridged Iridium(III) Dimers and Their Photophysical Properties (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Tamura, Yosuke Hisamatsu, Ayami Kazama, Kenji Yoza, Kyouhei, Sato, Reiko Kuroda, Shin Aok
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 57 号: 8 ページ: 4571-4589
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.8b00323
  • 査読あり
• [学会発表] Design, Synthesis and Biological Applications of 4-Aminoquinoline-Based Molecular Tweezers That Recognize Protoporphyrin IX and Heme (2020)
  • 著者名/発表者名: Hisamatsu Yosuke
  • 学会等名: 7th International Postgraduate Conference on Pharmaceutical Sciences (iPoPS2020)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ヘム認識能を有する蛍光性分子ピンセットの設計・合成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大谷紘生、久松洋介、梅澤直樹、樋口恒彦
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会第１４回年会
• [学会発表] 水中でヘムを認識する蛍光性人工レセプターの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 久松洋介、大谷紘生、梅澤直樹、樋口恒彦
  • 学会等名: 第１３回バイオ関連化学シンポジウム２０１９
• [学会発表] プロトポルフィリンIXと分子ピンセットからなる超分子型光増感剤の光線力学療法への応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 久松洋介、梅澤直樹、矢木宏和、加藤晃一、樋口恒彦
  • 学会等名: 日本酸化ストレス学会東海支部 第7回学術集会
• [学会発表] 光線力学療法への応用を指向した超分子型光増感剤の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 久松洋介、大谷紘生、梅澤直樹、矢木宏和、加藤晃一、樋口恒彦
  • 学会等名: 第12回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] プロトポルフィリンIX及びその鉄(III)錯体を認識する分子ピンセットの設計・合成と超分子型光増感剤への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 久松洋介、大谷紘生、梅澤直樹、矢木宏和、加藤晃一、樋口恒彦
  • 学会等名: 第16回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム