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ヒストンデアセチラーゼ(HDAC)は、蛋白質に存在するアセチルリジンを脱アセチル化する酵素である。元来、ピストンを標的とする酵素として知られていたが、今日までの研究により、ピストン以外にも、様々な転写因子、細胞骨格系蛋白質などに作用することが明らかにされている。この酵素は、遺伝子発現や代謝はじめとした様々な細胞内現象を制御の役割を担うと同時に、癌やメタボリックシンドローム、中枢神経疾患など多岐にわたる疾病に深く関与することが明らかとなっている。このため、HDACを標的とした医薬品開発は、大きな注目を集めている。一方で、HDAC活性をリアルタイムかつ直接的に検出する手法が存在せず、新しい検出法の開発が期待されている。本研究では、HDACと直接反応し、蛍光強度の上昇をアウトプットとしてHDAC活性を検出することのできる蛍光強度増大型プローブの開発を行なった。
まず、設計したプローブは、蛍光色素部位である7-ヒドロキシクマリンと基質部位である脂肪族アセタミドから構成され、これらの二つの部位はカルポネートエステルで接続されている。この設計原理では、酵素反応によりプローブのアセタミド部位が脱アセチル化され生成したアミンが分子内のカルポネートエステルを自動攻撃し、7-ヒドロキシクマリンを遊離させ、その結果、蛍光強度が上昇すると期待された。実際に、酵素とプローブを反応させ、蛍光強度変化を観測したところ、時間の経過と共に蛍光強度の上昇が確認された。また、阻害剤を添加したところ、蛍光強度の上昇が抑制された。以上の結果から、本研究で開発したプローブは、HDACと反応し、蛍光強度の上昇するプローブであることが明らかとなった。
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