研究課題
今年度は、有機光化学の観点からタンパク質の機能を制御し得る光応答性を有する機能性分子の開発に取り組んだ。具体的には（１）可視光、近赤外光の照射に応じて分子の電荷状態を変化させる分子及び（２）光照射により結合・解離を制御できるタンパク質タグの基質分子の合成を推進した。（１）に関してはシアニン色素とチオール分子が光照射下で分子間付加反応を起こすことに着目し、シアニンに分子内求核基を導入し、温和な条件下で光応答性を示す分子を設計、合成に着手した。求核基としてアルコールを導入した分子の合成において、一般的なシアニン類の合成法の適用が困難なことが明らかとなり、現在保護基を用いる合成ルート及びカルボキシ基として導入後還元する合成ルートを検討している。合成完了後、光応答性を確認する。（２）に関しては、共有結合により任意の基質分子のラベル化を行うSNAPタグ等のタグタンパク質とは異なり、ジヒドロ葉酸レダクターゼとその阻害剤であるトリメトプリム（TMP）の非共有結合を利用するTMPタグに着目した。光照射による結合・解離を実現するため、TMPに光応答性基であるアゾベンゼンを導入したタンパク質タグの基質を設計、合成を開始した。結合部位と光応答性基の距離が重要であると予想されるため、導入箇所を変更した分子を3種設計し、現在そのうち2種の合成を達成し、残り1種も残り数工程の予定である。合成した分子に関しては、紫外／可視光を照射により光応答性を示すことを確認した。次に蛍光偏光法を利用し、タンパク質との結合評価を実施する予定である。
2: おおむね順調に進展している
設計した光スイッチ機能を有する候補分子を数種合成し、光応答性を確認することに成功したため。
（１）に関しては、アルコールの保護又はカルボキシ基として導入後還元する合成ルートを検討する。（２）に関しては、残りの分子の合成を完遂し、得られた分子のジヒドロ葉酸レクターゼとの結合の光応答性を蛍光偏光法により評価する。所望の特性が得られた場合、細胞系への適用を検討する。その際、留学先のタンパク質及び蛍光イメージングの知見を活用する。
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Microscopy
巻: 64 ページ: 263-277
doi: 10.1093/jmicro/dfv037
