| 研究課題/領域番号 |
21K15246
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分47020:薬系分析および物理化学関連
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| 研究機関 | 東北大学 (2022-2023)
神戸薬科大学 (2021) |
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研究代表者 |
高嶋 一平 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (50769742)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | シグナル増強 / タンパク質工学 / 酵素-基質ペア / マンガン / 蛍光プローブ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究でのマンガン検出方法は、マンガンに結合して活性化する「酵素変異体」、本酵素特異的な「基質分子（蛍光プローブ）」を用いて、マンガン存在下でのみ進行する酵素反応を介したプローブ分子の蛍光変化によって生体内のマンガンを検出する手法である。本手法では酵素基質が内因性酵素では切断を受けないが、上記のマンガンで活性化された酵素変異体では切断を受けるので、生体内のマンガンを酵素反応による基質の蛍光変化で選択的かつ高感度に検出できる。
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| 研究成果の概要 |
本課題ではマンガンを補因子とする酵素変異体と基質分子のペアを合成し、マンガン存在下でのみ駆動する酵素反応を介したシグナル増強型検出法を開発した。本酵素変異体には複数種の金属が配位可能であるが、マンガンでのみμＭオーダーで活性化されて酵素反応を駆動できることを確認した。更にマンガンへの選択性や結合能の異なる変異体を検討し、結合サイトに関する知見を得た。また基質として、立体的に嵩高い構造を導入することで生体内因性酵素に反応しない分子構造を見出した。さらに反応後のシグナル分子が近傍のタンパク質に固定化されてシグナル増強されるシステムを検討した。今後は、本分子ツールを用いた細胞内イメージングを行う。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
細胞内マンガンの詳細解析において、選択的なリガンドが皆無であり、マンガンの常磁性に伴う蛍光消光の問題もあって、実用性の高い蛍光プローブはほとんど開発されていない。本研究では、生体内に存在するマンガン選択的な酵素反応に着目し、タンパク質-合成分子ペアによる新たな検出機構を提案すると共に、世界で初めて細胞内小器官内でのマンガンの詳細な局在を可視化する技術を開発できる。
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