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ポストゲノム時代において、生体内で作用する分子の機能を、生きているその場で解明することが重要な研究課題として挙げられている。本研究では、蛋白質修飾技術と時間分解蛍光プローブの二種類のアプローチにより生体シグナルの可視化に取り組んだ。まず、蛋白質修飾技術として、βラクタマーゼ変異体とβラクタム環構造をもつ化合物を利用した方法を開発した。本手法で用いるβラクタマーゼ変異体は、ペニシリンやアンピシリンと共有結合することが知られている。このため、これらの化合物と蛍光物質をつないだ誘導体をプローブとして、βラクタマーゼ変異体を特異的に蛍光ラベル化することができる。ラベル化反応の結果、細胞破砕液中もしくは細胞膜上で特異的にβラクタマーゼ変異体を蛍光標識することができた。また、プローブのデザインにより、標識に伴い蛍光強度が上昇する蛍光スイッチ型プローブの開発にも成功した。
次に、希土類金属錯体を利用して酵素活性を検出することのできる時間分解蛍光プローブを創製した。希土類金属の蛍光寿命は通常の有機蛍光分子に比べ長く、時間分解することによりノイズの少ないシグナルを得ることができる。本研究では、アンテナ分子を設計することにより、酵素反応により希土類蛍光を上昇させることに成功した。時間分解測定により極めてS/N比の高いスペクトルが得られ、共雑蛍光分子存在下においても明確に酵素活性を検出することができることがわかった。
以上の結果から、蛋白質や酵素の活性をイメージングすることのできる方法を確立したといえる。
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