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2014 年度 実績報告書

動的な生命現象の可視化を可能とする可逆的な蛍光プローブの分子設計法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 13J10424
研究機関東京大学

研究代表者

鏡味 優  東京大学, 医学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード蛍光プローブ / ケミカルバイオロジー
研究実績の概要

本年度は昨年開発した合成法に基づき、可逆的蛍光プローブのモデル化合物となるSiローダミン群を合成した。そして生体分子との反応後にプローブが蛍光性となったのちに無吸収・無蛍光性となる可逆的なプローブのコンセプトが機能するか検討を行った。しかしながら、合成した様々な化合物の評価結果から本コンセプトの成立は難しいと結論づけた。
一方で合成した様々なSiローダミン誘導体の光学特性を精査したところ、既存のSiローダミンと比べて極めて特殊な性質を有する分子を複数見出すことができた。私はこれらの分子をプローブの母核として用いることで、既存の蛍光プローブの課題が解決できるバイオイメージングに優れた特性を有する蛍光プローブが開発できると考えた。
見出したピペラジン環を有するSiローダミンは、溶媒のpHが酸性から塩基性に変化するにつれて吸収波長が大きく長波長化するpH依存性を示した。本分子の励起スペクトルを測定したところ、pH変化に応じて励起が長波長化したことから、本色素はレシオ型のpHプローブとして機能すると考えた。レシオプローブとは、異なる二波長で励起した際の蛍光強度の比を算出することで、測定誤差をキャンセルアウトした定量性の高い測定ができる蛍光プローブである。
また、見出したアセチル基を有するSiローダミンは、溶媒の極性が小さくなるにつれて吸収スペクトル大きく長波長化することを見出した。励起スペクトルを測定したところ、溶媒の誘電率低下に応じて励起が長波長化したことから、本色素はレシオ型の環境感受性プローブとして機能すると考えた。
これまでにローダミンを母核としたレシオプローブは報告されておらず、これらの分子はSiローダミンの特徴である高い蛍光性と光安定性を特徴としたバイオイメージングに優れた蛍光プローブへと発展すると考えている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究計画に記したテーマとは異なるが、本年度に得た研究成果はケミカルバイオロジー分野に大きな発展を与える新しいものであり、また既存の蛍光プローブには出来ないバイオイメージングを行うという研究計画に記した目的の達成に大きく近づくものだと考えられるためである。

今後の研究の推進方策

今後は本年度に見出したSiローダミンを母核として、細胞内のpH変化や生理活性分子の濃度変化を定量的に観測できる蛍光プローブの開発を行う。開発したプローブは使用する系に応じて化学構造を最適化してバイオイメージングに使用し、新たな生物学的知見を得る。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Silicon-substituted Xanthene Dyes and Their Applications in Bioimaging2015

    • 著者名/発表者名
      Yu Kushida, Tetsuo Nagano and Kenjiro Hanaoka
    • 雑誌名

      Analyst

      巻: 140 ページ: 685-695

    • DOI

      10.1039/c4an01172d

    • 査読あり
  • [学会発表] 4,4’-メチレンビスアニリン類の高効率合成に基づく非対称Siローダミン蛍光色素ライブラリーの開発2015

    • 著者名/発表者名
      鏡味優、花岡健二郎、長野哲雄、浦野泰照
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] アニリンの新規ヘテロ二量化反応の開発及び非対称Siローダミン蛍光色素合成への応用2014

    • 著者名/発表者名
      串田優、花岡健二郎、長野哲雄、浦野泰照
    • 学会等名
      第8回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
  • [学会発表] Development and application of a red-fluorescent protease probe by using large spectral changes2014

    • 著者名/発表者名
      Yu Kushida、Kenjiro Hanaoka、Tetsuo Nagano、Yasuteru Urano
    • 学会等名
      EMBO Conference Series, Chemical Biology 2014
    • 発表場所
      Heidelberg
    • 年月日
      2014-08-20 – 2014-08-23
  • [学会発表] 吸収波長変化を利用した赤色プロテアーゼプローブの開発2014

    • 著者名/発表者名
      串田優、花岡健二郎、長野哲雄、浦野泰照
    • 学会等名
      第14回東京大学生命科学シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-04-26
  • [産業財産権] pH感受性プローブ2015

    • 発明者名
      鏡味優、花岡健二郎、長野哲雄、浦野泰照
    • 権利者名
      鏡味優、花岡健二郎、長野哲雄、浦野泰照
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願/2015/65543
    • 出願年月日
      2015-03-27

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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