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2016 年度 実績報告書

生体分子を利用した光駆動性分子ロボットハンドの開発

公募研究

研究領域感覚と知能を備えた分子ロボットの創成
研究課題/領域番号 15H00818
研究機関東北大学

研究代表者

水上 進  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30420433)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードフォトクロミック色素 / ペプチド / アプタマー
研究実績の概要

前年度までにトリプトファンジッパー構造中にアゾベンゼン誘導体を組み込んだペプチドを複数合成し、光によってジッパー構造を可逆的に制御することを可能にしている。本年度はまず最初に、最近注目を集めているアリルアゾピラゾールを組み込んだトリプトファンジッパーを合成し、その機能を調べた。既報のアリルアゾピラゾールの物性と同様に、ペプチド中にこの分子を組み込んだ場合も、紫外光照射時に高いシス異性化効率を示した。しかしながら、異なる二波長の光照射によるペプチド構造変化の可逆性に問題が見られたため、これ以上の検討は行わなかった。一方、前年度に合成した2-メトキシアゾベンゼンをトリプトファンジッパー構造中に導入したペプチドが可逆性を示したことから、この光応答性トリプトファンジッパーを受容体Her2に対するアプタマー配列に組み込んだペプチドを合成した。このペプチドのHer2に対する結合能を可逆的に光制御できるかどうかを、表面プラズモン共鳴を用いて検討した。その結果、合成アプタマーのHer2に対する解離定数は、熱平衡状態(アゾベンゼン部位はトランス体)で0.30 μM、365 nmの光を照射することでシス体アゾベンゼンの量を増やすと0.08μMと親和性が一桁向上した。また、その状態から450 nmの光を照射してトランス体アゾベンゼンに戻すと、解離定数は0.64μMとなり、親和性の低下が見られた。本結果は、標的物質に対するアプタマーの結合を完全に光制御した結果ではないが、親和性の光制御ができたことから、より良い実験条件の検討、フォトクロミック色素の構造の検討、アミノ酸配列の検討を行うことにより、より優れた光応答を示す分子の開発に繋がることが期待できる。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Enzyme-Triggered Compound Release using Functionalized Antimicrobial Peptide Derivatives2017

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami, Masayoshi Kashibe, Kengo Matsumoto, Yuichiro Hori, Kazuya Kikuchi
    • 雑誌名

      Chem. Sci.

      巻: 8 ページ: 3047-3053

    • DOI

      10.1039/C6SC04435B

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Targetable Fluorescent Sensors for Advanced Cell Function Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami
    • 雑誌名

      J. Photochem. Photobiol. C

      巻: 30 ページ: 24-35

    • DOI

      10.1016/j.jphotochemrev.2017.01.003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-Time Intravital Imaging of pH Variation Associated with Osteoclast Activity2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Maeda, Toshiyuki Kowada, Junichi Kikuta, Masayuki Furuya, Mai Shirazaki, Shin Mizukami, Masaru Ishii, Kazuya Kikuchi
    • 雑誌名

      Nat. Chem. Biol.

      巻: 12 ページ: 579-585

    • DOI

      10.1038/nchembio.2096

    • 査読あり
  • [学会発表] Development of Bioanalytical Technologies Based on Rational Design of Organic-Nano Hybrid Materials2017

    • 著者名/発表者名
      水上 進
    • 学会等名
      第94回日本生理学会
    • 発表場所
      アクトシティ浜松(浜松)
    • 年月日
      2017-03-28
    • 招待講演
  • [学会発表] 機能性プローブ設計に基づく生体機能解析技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      水上 進
    • 学会等名
      愛媛大学大学院医学研究科・分子病態医学セミナー
    • 発表場所
      愛媛大学(東温)
    • 年月日
      2017-03-07
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of bioanalytical tools based on organic-inorganic hybrid nanomaterials2016

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami
    • 学会等名
      HOKUDAI-NCTU International Joint Symposium on Nano, Opto and Bio Scinences
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 年月日
      2016-10-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bioimaging and bioanalytical applications with middle molecules on nanaomaterials2016

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami
    • 学会等名
      Satellite International Mini Symposium on Middle Molecular Strategy in Sendai
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2016-09-20
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of molecular imaging probes constructed of small molecules, proteins, and nanomaterials2016

    • 著者名/発表者名
      水上 進
    • 学会等名
      化学系学協会東北大会
    • 発表場所
      いわき明星大学(いわき)
    • 年月日
      2016-09-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Fluorescent probes with molecular targeting property2016

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami
    • 学会等名
      CWRU-Tohoku 3rd Joint workshop
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2016-08-10
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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