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超解像イメージング技術の一つであるRESOLFTは、光照射により蛍光強度を変化させる蛍光スイッチ分子を用いて分解能を向上させる手法である。これまで、蛍光スイッチ機能を持つ蛍光タンパク質や合成プローブが開発されてきたが、光安定性が低いことや添加剤が必要であるなどの問題が指摘されていた。そこで本研究では、光安定性の高い蛍光色素を用いた、還元剤を必要とせずに蛍光強度制御が可能な蛍光スイッチング分子の設計・合成・開発を行った。
蛍光スイッチング分子を開発するうえで、アリルアゾピラゾール（AAP）というフォトクロミック分子に着目した。AAPは、光照射により、E-Z異性化を引き起こす。AAPの重要な点は、異性化反応が、異なる波長の光照射によってのみ起こり、熱異性化は起こらないということである。そこで、AAPを光照射により構造制御可能なリンカーとして用い、その両端に蛍光色素と消光基を繋いだ分子を設計した。この分子では、AAPがZ体であるときのみ蛍光色素は消光基と会合し消光し、E体に構造変化すると蛍光色素と消光基が空間的に離れるため、会合消光が解消される。蛍光色素としては光安定性の高いTAMRAを、消光基としては、TAMRAの蛍光を会合消光できることの分かっているジニトロベンゼン（DNB）を選択した。
分子力学計算を利用し、AAPと色素もしくはDNBの間の最適なリンカー構造を決定し、三つのプローブを開発した。そのうちの一つのSC1は光照射により、蛍光強度が50%低下した。更に、365 nmと530 nmの光を交互に繰り返し照射したところ、蛍光強度の可逆的な増減が観測された。光照射回数によらず、観測される蛍光強度に変化はなかった。以上の結果から、光安定性が高く添加物なしで蛍光強度を制御できる蛍光スイッチング分子の開発に成功した。
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