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本計画研究では化学プローブのデザイン・合成を起爆剤として、化学コミュニケーション理解のための時空間解析技術を駆使し、生物活性リガンドの機能評価に用いる。本年度は、時間を特定して標的蛋白質に蛍光団を導入し蛋白質の分解を生細胞イメージング技術により可視化する手法の開発に着手した。蛋白質の分解は、細胞機能の制御において重要な役割を果たしており、その異常は癌や神経疾患の原因となる。蛍光蛋白質によるラベル化では分解と合成が並行して行われるため、分解の過程だけをイメージングすることは困難である。この点で小分子化合物によるラベル化法が注目されているが、その多くは常時蛍光性のプローブが用いられており、分解後もプローブ由来の蛍光シグナルが観察されてしまう。われわれは紅色硫黄細菌由来の小蛋白質、Photoactive Yellow Protein (PYP)をタグとして合成小分子プローブにより蛍光ラベル化する手法を開発している。この手法は遊離状態では非蛍光性で、蛋白質をラベル化すると蛍光性となる特徴を有しており、蛋白質の分解イメージングに応用できるものと考えた。色素会合を利用した分子内消光を利用し、プローブを設計することで、蛋白質をラベル化すると蛍光性、分解されると蛍光強度が低下するOFF-ON-OFF型蛍光プローブを開発した。このプローブを用い、生細胞におけるタンパク質分解を可視化することに成功した。本研究は、PROTACsなどタンパク質分解を標的とした創薬開発においても有用なツールを提供するものと考えられる。
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