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分子フォトニクス制御に基づいた生命現象探索錯体プローブ

公募研究

研究領域配位プログラミング ― 分子超構造体の科学と化学素子の創製
研究課題/領域番号 24108724
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大阪大学

研究代表者

菊地 和也  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70292951)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2013年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2012年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード合成蛍光プローブ / 1分子イメージング / 蛋白質標識 / pH応答性蛍光ラベル化プローブ / タンパク質ラベル化
研究概要

合成蛍光プローブを用いた蛋白質の蛍光標識技術は、蛍光蛋白質に代わる新しい蛍光イメージング技術として注目を集めている。我々は、β-ラクタマーゼ変異体(BLタグ)をタグ蛋白質として、その特異的蛍光プローブにより標的タンパク質を標識しイメージングする技術を開発してきた。本年度の研究では、光安定性の高い蛍光色素を組み込んだBLタグプローブを設計・開発し、細胞内蛋白質を1分子イメージングする方法を確立するとともに、蛋白質間相互作用の検出に関する研究への応用展開を行った。
まず、BLタグのリガンドの一つであるバカンピシリンに光退色に強いTAMRAを導入した蛍光プローブを設計した。このとき、色素とリガンドを水溶性リンカーであるエチレングリコール(EG)で繋いだ。異なる長さのEGリンカーを持つプローブを合成し、核に局在させたBLタグの生細胞イメージングを行ったところ、一つのEGをリンカーとしたプローブが細胞膜透過性や、細胞内蛋白質の標識特異性の観点から最適であることが判明した。次に、このプローブを用いて、細胞内膜に局在させたBLタグを全反射照明蛍光顕微鏡にて観察したところ、1分子蛍光に基づく複数の蛍光輝点が観測された。このことから、BLタグと新規プローブを用いることにより、細胞膜近傍に存在する蛋白質を1分子観察することができることが示された。次に、炎症・免疫に関わる受容体TLR4及びTLR4の細胞内ドメインに結合するTIRAPを1分子解析した。このとき、HaloタグとBLタグとそれぞれのプローブを用いることで、同時に2つの蛋白質を1分子解析することが可能となった。TLR4をLPSで刺激し1分子蛍光観察したところ、拡散速度の遅い成分がそれぞれの蛋白質由来の蛍光輝点の解析から分かった。このことは、これらの蛋白質が相互作用した結果、運動性が低下したと考えられる。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] ^1H MRI Detection of Gene Expression in Living Cells by Using Protein Tag and Biotinylation Probe2014

    • 著者名/発表者名
      Akimasa Yoshimura, Shin Mizukami, Yuki Mori, Yoshichika Yoshioka, Kazuya Kikuchi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 43 号: 2 ページ: 219-221

    • DOI

      10.1246/cl.130942

    • NAID

      130004867962

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Fluorogenic Probes for Quick No-Wash Live-Cell Imaging of Intracellular Proteins2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hori, T. Norinobu, M. Sato, K. Arita, S. Shirakawa & K. Kikuchi
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc

      巻: 135 号: 33 ページ: 12360-12365

    • DOI

      10.1021/ja405745v

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Fluorogenic Probe with Transesterification Switch for Detection of Histone Deacetylase Activity2012

    • 著者名/発表者名
      R. Baba, Y. Hori, S. Mizukami & K. Kikuchi
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc

      巻: 134 号: 35 ページ: 14310-14313

    • DOI

      10.1021/ja306045j

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ^<19>F MRI monitoring of Gene Expression in Living Cells via Cell Surface β-Lactamase Activity2012

    • 著者名/発表者名
      松下尚嗣、水上進、杉原文徳、白川昌宏、菊地和也
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 13 号: 11 ページ: 1579-1583

    • DOI

      10.1002/cbic.201200331

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Design Strategy of Chemical Probes for in vivo Imaging2013

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      Advanced Practical Course in Chemical Biology
    • 発表場所
      Germany
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Design, Synthesis and Biological Application of Molecular Imaging Probes with Tunable Chemical Switches2013

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      The 15th Asian Chemical Congress
    • 発表場所
      Singapore
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Intracellular Protein Labeling for Imaging Protein Degradation2013

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      Asian Chemical Biology Initiative, 2013 Bangkok Meeting
    • 発表場所
      Thailand
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Design, Synthesis and Biological Application of Molecular Imaging Probes with Tunable Chemical Switches

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Molecular Sensors & Logic Gates (MSMLG)
    • 発表場所
      Korea
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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