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蛍光寿命イメージングを用いた細胞内イオン濃度の動的変化の解明

公募研究

研究領域ナノメディシン分子科学
研究課題/領域番号 26107701
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
研究機関東北大学

研究代表者

中林 孝和  東北大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (30311195)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード蛍光寿命 / 生体分子 / ガレクチン / トリプトファン / ROS / pH / 細胞 / 機能性色素
研究実績の概要

本年度は、蛍光寿命を用いた様々な生体分子の高感度検出について主に検討した。(1) hGal-1とH-Rasとの相互作用について、H-Rasの結合部位のモデルとなるFTSから検討した。hGal-1の糖結合ポケット内にあるTrpの蛍光寿命のFTS濃度依存性を測定し、蛍光寿命は、FTSの添加に伴い増加し、ある濃度領域において一定値となった。hGal-1はFTSの添加によって会合数の小さいクラスターと大きなクラスターの2段階のクラスター形成を生じる。本結果より、小さなクラスターでは、糖結合ポケットを介してクラスターが生成し、大きなクラスターは、糖結合ポケットを介さずに生成し、Trp周囲の極性環境が変化しないことがわかる。(2) チオフラビン(ThT)の蛍光寿命を用いたアミロイドβ(Aβ)の状態解析について検討した。蛍光減衰曲線を解析した結果、モノマーと繊維状態のThTの蛍光寿命が10 ps以下と3 nsであるのに対し、オリゴマーの減衰曲線は10 ps以下と約3 nsの2成分の重ね合わせであった。オリゴマーのThTの蛍光強度が繊維状態よりも小さいのは、会合状態にあるペプチドの量が少ないことが原因であることが示唆された。(3) 光感受性色素の蛍光寿命について、細胞内でのROS発生効率と蛍光寿命との間に相関があることを示唆する結果を得ている。そこで、パルスレーザーと時間分解赤外吸収システムとを組み合わせ、ROSの検出および収率測定を行うシステム開発を行っている。(4) ローダミン色素誘導体の蛍光のpH依存性について、イオノフォアを用いて細胞内pHと蛍光強度との間の検量線を得た。蛍光寿命についても同様に行う予定であるが、測定システムの励起波長における吸収強度が小さく、細胞内pH依存性の定量的な情報が得られる段階には至っていない。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] 台湾交通大学(台湾)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Fluorescence Characteristics and Lifetime Images of Photosensitizers of Talaporfin Sodium and Sodium Pheophorbide a in Normal and Cancer Cells2015

    • 著者名/発表者名
      Kamlesh Awasthi, Kazuhito Yamamoto, Kazunari Furuya, Takakazu Nakabayashi, Liming Li, Nobuhiro Ohta
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 15 号: 5 ページ: 11417-11430

    • DOI

      10.3390/s150511417

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] DNA G-quadruplex detection system employing a protein fibril ligand2015

    • 著者名/発表者名
      Ryuichi Maeda, Hidenobu Yaku, Takakazu Nakabayashi, Takashi Murashima, Naoki Sugimoto, Daisuke Miyoshi
    • 雑誌名

      Telomere and Telomerase

      巻: 2

    • DOI

      10.14800/tt.691

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] NOの光解離を利用したタンパク質および細胞の機能制御~光による細胞凝集 制御システムの開発~2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤一平,平松弘嗣,中林孝和
    • 学会等名
      日本薬学会第136年会
    • 発表場所
      横浜(神奈川)
    • 年月日
      2016-03-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Fluorescence Lifetime Imaging: Application to Intracellular Sensing2015

    • 著者名/発表者名
      Takakazu Nakabayashi
    • 学会等名
      Tohoku University-Chungbuk National University-Sungkyunkwan University Joint Symposium on Pharmaceutical Sciences
    • 発表場所
      Suwon (Korea)
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Sensing of Intracellular Environments by Autofluorescence Lifetime Imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Takakazu Nakabayashi
    • 学会等名
      Pharmaceutical Science Symposium 2015 in Sendai
    • 発表場所
      Sendai (Miyagi)
    • 年月日
      2015-11-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The control of cell aggregation by the NO photodissociation in the carbohydrate-binding protein2015

    • 著者名/発表者名
      Ippei Sato, Hirotsugu Hiramatsu, Takakazu Nakabayashi
    • 学会等名
      Pharmaceutical Science Symposium 2015 in Sendai
    • 発表場所
      Sendai (Miyagi)
    • 年月日
      2015-11-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ローダミン色素誘導体の蛍光寿命を用いたpH計測2015

    • 著者名/発表者名
      堀井湧介,Kamlesh Awasthi,太田信廣,中林孝和
    • 学会等名
      第54回日本薬学会東北支部大会
    • 発表場所
      岩手(岩手)
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] NOの光解離を用いた糖結合タンパク質の細胞凝集制御の試み2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤一平,平松弘嗣,中林孝和
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 分子科学の細胞内への展開2015

    • 著者名/発表者名
      中林孝和
    • 学会等名
      森野Discussion
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-08-31
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光寿命イメージングによる細胞内環境の理解2015

    • 著者名/発表者名
      中林孝和
    • 学会等名
      第10回東北大学学際科学フロンティア研究所FRISセミナー
    • 発表場所
      仙台(宮城)
    • 年月日
      2015-08-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光寿命イメージングによる細胞内環境測定2015

    • 著者名/発表者名
      中林孝和
    • 学会等名
      新学術領域ナノメディシン分子科学公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-07-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光寿命イメージングを用いた細胞計測:寿命変化の機構解明2014

    • 著者名/発表者名
      中林孝和
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス文京校舎
    • 年月日
      2014-11-05 – 2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-03-01  

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