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ヘムとCOがクロストークする概日リズム調節機構の分子ツールによる解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H02871
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分37020:生物分子化学関連
研究機関同志社大学

研究代表者

北岸 宏亮  同志社大学, 理工学部, 教授 (60448090)

研究分担者 廣田 毅  名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特任准教授 (50372412)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2020年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワード一酸化炭素 / ヘモグロビン / シクロデキストリン / ポルフィリン / ヘム / サーカディアンリズム / 概日リズム / ヘムオキシゲナーゼ / ガス状シグナル伝達物質 / 時計遺伝子 / ケミカルツール
研究開始時の研究の概要

細胞内には約24時間周期で遺伝子発現のリズムが刻まれており,その制御にはヘムやCOといった生体内小分子が関与していると考えられているが,その詳細は明らかではない。本研究では従来の遺伝子工学的手法では制御が困難なヘムおよびCOに対して,これらの動態をコントロールすることのできるケミカルツール群を開発して活用することにより,ヘムとCOがクロストークする概日リズム制御機構の一端を明らかにすることを目的とする。

研究成果の概要

本研究では,生体に存在する内在性COの生理機能解明を目指して,我々が開発した人工ヘモグロビンhemoCDを利用したin vitroおよびin vivoの研究を進めている。今年度はhemoCDを用いた研究の発展型として,hemoCDを用いて生体内COだけでなくHCNも除去する試薬としての利用を試みた。その結果,2種類のhemoCDを混合することで,火災ガス中毒の治療薬として応用できる新たな可能性を示す論文をPNAS誌に公表した。本発表にともないプレスリリースを行い,各メディアに取り上げられ社会に貢献する成果として公表できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我々は独自に人工ヘモグロビン化合物hemoCDを開発し,それを体内に導入することで生体内COを選択的に除去するシステムを構築した。この系は生体内における概日リズムに代表されるような様々な生理現象について,COの関与を明らかにできる。それだけでなく火災などで頻発するCO中毒の解毒剤としても利用できる道を見出して,研究をすすめて成果を一般に公表することに至った。これまでにないCO中毒解毒剤の開発は,多くの人命救助につながることが期待され,その社会的意義は大きいと考えられる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 5件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 7件、 招待講演 8件) 産業財産権 (2件)

  • [国際共同研究] INSERM(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Spontaneous reduction of iron(iii)porphyrin to iron(ii)porphyrin-CO complex in mouse circulation2023

    • 著者名/発表者名
      Noguchi Masataka、Mao Qiyue、Nakagami Atsuki、Kitagishi Hiroaki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: - 号: 41 ページ: 6211-6214

    • DOI

      10.1039/d3cc00420a

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of carbon monoxide-releasing molecules conjugated to polysaccharides (glyco-CORMs) for delivering CO during obesity2023

    • 著者名/発表者名
      Mohan Shruti、Barel Louis-Antoine、Benrahla Djamal Eddine、Do Bernard、Mao Qiyue、Kitagishi Hiroaki、Rivard Michael、Motterlini Roberto、Foresti Roberta
    • 雑誌名

      Pharmacological Research

      巻: 191 ページ: 106770-106770

    • DOI

      10.1016/j.phrs.2023.106770

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Inclusion Complex Formation with Tetra‐PEGylated Tetraphenylporphyrin and Face‐to‐Face Cyclodextrin Dimer through Unprecedented Molecular Threading2023

    • 著者名/発表者名
      Mao Qiyue、Kitagishi Hiroaki
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: - 号: 32

    • DOI

      10.1002/chem.202300408

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A synthetic porphyrin as an effective dual antidote against carbon monoxide and cyanide poisoning2023

    • 著者名/発表者名
      Mao Qiyue、Zhao Xuansu、Kiriyama Akiko、Negi Shigeru、Fukuda Yasutaka、Yoshioka Hideki、Kawaguchi Akira T.、Motterlini Roberto、Foresti Roberta、Kitagishi Hiroaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 120 号: 9 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1073/pnas.2209924120

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of Charged-cluster Distribution of the ZIF268 Zinc Finger Surface on Cell Membrane Permeability2023

    • 著者名/発表者名
      Negi Shigeru、Hamori Mami、Kawahara-Nakagawa Yuka、Mashimo Masato、Imanishi Miki、Kuki Nozomi、Kawahito Yuri、Manabe Takayuki、Kawamura Nobuyuki、Yasukawa Jyunichiro、Kitagishi Hiroaki、Sugiura Yukio
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 52 号: 2 ページ: 75-78

    • DOI

      10.1246/cl.220464

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monolayer Formation and Chiral Recognition of Binaphthyl Amphiphiles at the Air?Water Interface2023

    • 著者名/発表者名
      Negi Shigeru、Hamori Mami、Kubo Yoshiyasu、Kitagishi Hiroaki、Kano Koji
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 96 号: 1 ページ: 48-56

    • DOI

      10.1246/bcsj.20220286

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional Myoglobin Model Composed of a Strapped Porphyrin/Cyclodextrin Supramolecular Complex with an Overhanging COOH That Increases O<sub>2</sub>/CO Binding Selectivity in Aqueous Solution2021

    • 著者名/発表者名
      Mao Qiyue、Das Pradip K.、Le Gac St?phane、Boitrel Bernard、Dorcet Vincent、Oohora Koji、Hayashi Takashi、Kitagishi Hiroaki
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 60 号: 16 ページ: 12392-12404

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.1c01628

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] FRET‐Based In‐Cell Detection of Highly Selective Supramolecular Complexes of <i>meso</i> ‐Tetraarylporphyrin with Peptide/BODIPY‐Modified Per‐ <i>O</i> ‐Methyl‐β‐Cyclodextrins2021

    • 著者名/発表者名
      Nakagami Atsuki、Mao Qiyue、Gouhier G?raldine、Arima Hidetoshi、Kitagishi Hiroaki
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 22 号: 22 ページ: 3190-3198

    • DOI

      10.1002/cbic.202100380

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Capture of carbon monoxide using a heme protein model: from biomimetic chemistry of heme proteins to physiological and therapeutic applications2021

    • 著者名/発表者名
      Kitagishi Hiroaki、Mao Qiyue
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 54 号: 4 ページ: 465-472

    • DOI

      10.1038/s41428-021-00591-y

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sensitive quantification of carbon monoxide in vivo?reveals a protective role of circulating hemoglobin in CO?intoxication2021

    • 著者名/発表者名
      Mao Qiyue、Kawaguchi Akira T.、Mizobata Shun、Motterlini Roberto、Foresti Roberta、Kitagishi Hiroaki
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 4 号: 1 ページ: 425-425

    • DOI

      10.1038/s42003-021-01880-1

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthetic heme protein models that function in aqueous solution2021

    • 著者名/発表者名
      Kitagishi Hiroaki、Kano Koji
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 号: 2 ページ: 148-173

    • DOI

      10.1039/d0cc07044k

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] COとHCN同時ガス中毒に対する人工ヘモグロビンモデル錯体の解毒有効性の評価2022

    • 著者名/発表者名
      毛 斉悦、北岸 宏亮
    • 学会等名
      第29回日本血液代替物学会年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Capture of Carbon Monoxide and Cyanide In Vivo Using Synthetic Hemoglobin Model Complexes2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Kitagishi, Qiyue Mao
    • 学会等名
      10th Asian Biological Inorganic Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High affinity threading of porphyrin having polymer arms through a methylated cyclodextrin dimer2022

    • 著者名/発表者名
      Qiyue Mao, Hiroaki Kitagishi
    • 学会等名
      10th Asian Biological Inorganic Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シクロデキストリンを使った人工ヘモグロビンの合成とそれを用いた創薬チャレンジ2022

    • 著者名/発表者名
      北岸 宏亮
    • 学会等名
      第19回糖鎖科学コンソーシアムシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 有機化学から生体機能解明への挑戦2022

    • 著者名/発表者名
      北岸 宏亮
    • 学会等名
      日本化学会ディビジョン講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヘモグロビン・バイオミメティック錯体を利用した火災ガス中毒治療薬の開発2022

    • 著者名/発表者名
      北岸 宏亮, 毛 斉悦
    • 学会等名
      メタルバイオサイエンス研究会2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Selective Depletion of Endogenous CO In Vitro and In Vivo by Hemoprotein Biomimetic Model Complexes2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Kitagishi
    • 学会等名
      Gordon Research Conference (Chemistry and Biology of Tetrapyrroles)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 火災ガス中毒を治療する人工ヘモグロビン化合物2022

    • 著者名/発表者名
      北岸 宏亮
    • 学会等名
      日本中毒学会西日本地方会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Sensitive and selective quantification of carbon monoxide (CO) distributed in vivo by an iron(II)porphyrin-cyclodextrin supramolecular complex2021

    • 著者名/発表者名
      Qiyue Mao, Hiroaki Kitagishi
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Synthetic Analogs of Heme Proteins in Water2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Kitagishi
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection and removal of carbon monoxide (CO) in vivo using a highly selective and sensitive CO-scavenger, hemoCD2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Kitagishi
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Intracellular delivery of small molecules, proteins, and liposomes using cell-penetrating cyclodextrins2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Kitagishi
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ポルフィリン鉄錯体とシクロデキストリン二量体から構成される人工ヘモグロビンの構築と生体内ガスの吸着試薬としての利用2021

    • 著者名/発表者名
      北岸 宏亮, 毛 斉悦
    • 学会等名
      第28回日本血液代替物学会年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ヘムとCO;化学的見地からの理解と展望2021

    • 著者名/発表者名
      北岸 宏亮
    • 学会等名
      第19回新生児黄疸管理研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超分子ヘモグロビンモデル錯体のin vivoにおけるガス結合物質としての応用展開2021

    • 著者名/発表者名
      北岸 宏亮,毛 斉悦
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Biomedical Application of Iron(II)porphyrin-Cyclodextrin Supramolecular Complexes Working as Artificial Hemoglobin In Vivo2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Kitagishi
    • 学会等名
      Waiting for 20th International Cyclodextrin Symposium, Bridge Virtual Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 人工ヘモグロビンモデル錯体による生体内一酸化炭素の定量および除去2021

    • 著者名/発表者名
      北岸 宏亮,毛 斉悦
    • 学会等名
      第18回ホストーゲスト・超分子化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 分子Tシャツ:PEG鎖を有するテトラアリールポルフィリンとメチル化シクロデキストリン二量体との不可逆的な包接錯体形成2021

    • 著者名/発表者名
      毛 斉悦, 松下 麟太郎, 北岸 宏亮
    • 学会等名
      第18回ホストーゲスト・超分子化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] マレイミド基を側鎖に有するhemoCDによる動物体内COの選択的除去2021

    • 著者名/発表者名
      野口大貴, 毛斉悦, 北岸宏亮
    • 学会等名
      第37回シクロデキストリンシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ピリジンストラップポルフィリン鉄錯体と銅錯体をリンカーに有するシクロデキストリン二量体を用いたシトクロムcオキシダーゼモデル錯体2021

    • 著者名/発表者名
      北口 文都, 毛 斉悦, 北岸 宏亮
    • 学会等名
      第37回シクロデキストリンシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 水中オレフィンメタセシス反応を利用したシクロデキストリン/ポルフィリン超分子カテナン錯体の形成2021

    • 著者名/発表者名
      浅井 薫、毛 斉悦、北岸 宏亮
    • 学会等名
      第37回シクロデキストリンシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Removal and quantification of biological CO in mammals using a synthetic heme protein model compound.2021

    • 著者名/発表者名
      Qiyue Mao, Hiroaki Kitagishi
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会, 2021年3月, オンライン開催
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] マレイミド修飾hemoCDの投与による動物体内COの選択的除去2021

    • 著者名/発表者名
      野口大貴,毛 斉悦,北岸宏亮
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会, 2021年3月, オンライン開催
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ピリジン配位子をストラップ部位に組み込んだ水溶性ポルフィリンの合成とそのメチル化シクロデキストリン超分子錯体2021

    • 著者名/発表者名
      北口文都, 毛 斉悦, 北岸宏亮
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会, 2021年3月, オンライン開催
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 一酸化炭素の定量方法2021

    • 発明者名
      北岸 宏亮,毛 斉悦
    • 権利者名
      北岸 宏亮,毛 斉悦
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 解毒剤及び解毒剤用キット2021

    • 発明者名
      北岸 宏亮,毛 斉悦
    • 権利者名
      北岸 宏亮,毛 斉悦
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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