研究課題
基盤研究(B)
ヘムは地球上に存在するほぼ全ての生命体に必須の化学種である。しかしながら、生体内で「ヘムそのもの=遊離ヘム」を検出することは難し く、その動態や機能の多くは現在も未解明のままである。本研究では、「遊離ヘムは生体内でどのように機能し、制御されているか」というヘ ムの生命科学の根幹となる問いの解明を目指して、申請者が独自に開発した世界最高性能を有する遊離ヘム蛍光プローブとそのセンシング技術 を基盤に、革新的化学ツールを開発し、「可視化」と「制御」に基づくヘムのケミカルバイオロジー研究を実施する。
本研究では、遊離ヘムを選択的かつ高速・精細に可視化するための革新的化学ツールを開発し、可視化と制御に基づくヘムの生体内動態・機能の解明研究を実施する。本年度は、生細胞イメージングが可能なヘム蛍光プローブの開発を実施した。当研究室にて開発したヘム選択的蛍光プローブH-FluNoxをもとに、種々の修飾を施し、オルガネラ移行性をもたせた新規ヘム蛍光プローブの開発に着手した。ヘム合成の場であるミトコンドリア局在型のヘムプローブを開発したものの、ミトコンドリア局在性基を導入したことによる応答性の低下が見られ、さらなる改良が必要であることがわかった。応答性を改善できた場合には、さらにハイスループットイメージングへと適用していく。上記と並行し、組織イメージングに利用可能なヘムイメージングプローブの開発に着手した。プローブ構造の最適化により、ヘム存在時のみ活性を示す新たなプローブ化合物を開発することに成功した。本プローブにも上記と同様、ミトコンドリア指向性分子を導入し、細胞イメージングに供したところ、ヘム生合成誘導時に顕著な蛍光シグナルが観測された。さらに、マウス脳組織でのイメージングを実施したところ、ヘム誘導物質投与時において有意な蛍光上昇を観測した。以上より、組織での遊離ヘムイメージングに成功した。本計画については、今後はさらに、脳以外の組織での遊離ヘム検出へと応用し、体内全体でのヘム動態の解析を実施していく。
2: おおむね順調に進展している
本年度はイメージングプローブの開発を達成予定であった。生細胞イメージング用のプローブ開発はやや遅れているものの、組織イメージング用プローブの開発については予定よりも大きく進歩し、2年目以降に実施予定であった組織でのヘム変動解析実験をおこなうに至っている。以上より、おおむね順調に進展していると判断した。
開発がやや遅れている生細胞イメージング用プローブについて、本年度はミトコンドリア、細胞膜、細胞質等、種々の細胞内局在化を達成する。特に、ミトコンドリア局在性プローブについては、実験者を増やして開発を加速する。組織イメージングプローブについては引き続き、計画した実験を行い、脳を含む種々の組織での遊離ヘム動態解析を達成する。
すべて 2022 その他
すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)
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