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2012 年度 実績報告書

光機能性プローブを用いた生体分子の小数活性化

公募研究

研究領域少数性生物学―個と多数の狭間が織りなす生命現象の探求―
研究課題/領域番号 24115513
研究機関大阪大学

研究代表者

水上 進  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30420433)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
キーワード蛋白質ラベル化 / 光活性化 / ケージド化合物
研究実績の概要

本研究課題では、活性のある蛋白質の数を人為的に制御するシステムを開発する。そのために、これまで我々が開発してきた蛋白質を機能性化合物で特異的に修飾する「蛋白質ラベル化技術」に着目した。まず、細胞内の異なる二つの蛋白質を二種類のタグ蛋白質と各々融合し、それぞれのタグ蛋白質同士を連結可能な機能性リンカー化合物を設計し、合成を行った。タグ蛋白質としては、我々がこれまでラベル化プローブ開発を行ってきたβラクタマーゼ変異体であるBL-tagと、市販のタグ蛋白質であるHaloTag、SNAP-tagを選択した。これらのタグ蛋白質を強制発現した生細胞に、合成したタグ連結リンカー化合物を添加したところ、細胞内において異なるタグ蛋白質同士を連結できることをウェスタンブロットにより示した。
続いて、蛋白質ラベル化の光制御に取り組んだ。BL-tagに選択的に結合するβ-ラクタム化合物のラベル化能を光で制御するために、タグ蛋白質のリガンド認識において重要とされる官能基の修飾によるラベル化効率の変化を検討した。アンピシリンを幾つかの光感受性保護基(ケージング基)で修飾したところ、そのうちの一つの化合物において著しくラベル化反応が抑制された。また、この分子にUV光を照射することによって、そのラベル化能は元のアンピシリンと同程度まで回復し、光照射によって、蛋白質ラベル化を制御できることを示した。さらに、この光感受性アンピシリン誘導体を有するリンカー化合物を設計し、光応答性蛋白質連結リンカーの合成を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度の目的であった、「蛋白質を1対1で連結するリンカー」、および「光に応答して蛋白質ラベル化を制御するシステム」の開発を達成した。更なる応用である蛍光顕微鏡下で光照射を行い、蛋白質の動きを制御するシステムの開発には至っておらず、達成度は「(2)おおむね順調に進展している」とした。

今後の研究の推進方策

合成した光感受性リンカー化合物を用いて、生きた細胞の蛋白質の局在や機能を制御するシステムを開発する。光を照射する顕微鏡システムとしては、全反射蛍光(TIRF)顕微鏡の利用を考えている。その為に、光照射系を含む光学系のセットアップも随時行う。また、研究の進捗状況を鑑みて、異種タンパク質の連結だけでなく、同種タンパク質のダイマー化やオリゴマー化の光誘導も検討する予定である。さらに照射する光量の制御により、活性化する蛋白質の数を厳密に制御可能なシステムへと繋げる。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] pH Induced Dual "OFF-ON-OFF" Switch: Influence of Suitably Placed Carboxylic Acid2013

    • 著者名/発表者名
      Kalyan K. Sadhu, Shin Mizukami, Kazuya Kikuchi
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 11 ページ: 563-568

    • DOI

      DOI: 10.1039/c2Ob26630j

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 細胞蛋白質への機能性分子ラベリング技術2013

    • 著者名/発表者名
      水上進・菊地和也
    • 雑誌名

      未来材料

      巻: 2 ページ: 5-10

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ナノ粒子設計に基づく機能性1H MRIプローブの開発2013

    • 著者名/発表者名
      水上進
    • 雑誌名

      薬学雑誌

      巻: 133 ページ: 351-354

    • DOI

      DOI: 10.1248/yakushi.12-00239-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 19F MRI Monitoring of Gene Expression in Living Cells via Cell Surface β-Lactamase Activity2012

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Matsushita, Shin Mizukami, Yuki Mori, Fuminori Sugihara, Masahiro Shirakawa, Yoshichika Yoshioka, Kazuya Kikuchi
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 13 ページ: 1579-1583

    • DOI

      DOI: 10.1002/cbic.201200331

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simple and Real-time Colorimetric Assay for Glycosidases Activity Using Functionalized Gold Nanoparticles and its Application for Inhibitor Screening2012

    • 著者名/発表者名
      Zhanghua Zeng, Shin Mizukami, Kazuya Kikuchi
    • 雑誌名

      Anal. Chem.

      巻: 84 ページ: 9089-9095

    • DOI

      DOI: 10.1021/ac301677v

    • 査読あり
  • [学会発表] 19F MRIプローブの開発~酵素活性検出からin vivo応用まで2013

    • 著者名/発表者名
      水上進
    • 学会等名
      日本薬学会第133年会シンポジウム
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2013-03-30
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of 19F MRI Probes Based on Coordination Chemistry and Nanomaterials2013

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami
    • 学会等名
      日本化学会 ― Asian International Symposium
    • 発表場所
      草津
    • 年月日
      2013-03-24
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛋白質機能を可視化する分子の設計と開発2012

    • 著者名/発表者名
      水上進
    • 学会等名
      新学術領域研究 若手合同シンポジウム「配位プログラム」×「融合マテリアル」
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2012-12-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Protein Labeling Technology Based on Mutant β-Lactamase2012

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami, Yuri Akimoto, Akimasa Yoshimura, Mitsuru Ueda, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      新学術領域「少数性生物学」第1回国際会議
    • 発表場所
      台北(台湾)
    • 年月日
      2012-10-16
  • [学会発表] ナノバイオプローブ設計を基盤とする 分子イメージング技術開発2012

    • 著者名/発表者名
      水上進
    • 学会等名
      日本化学会 生体機能関連化学部会 若手の会 サマースクール
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2012-07-27
    • 招待講演
  • [学会発表] In vivo 19F MRIを可能とする コア-シェルナノ粒子の開発2012

    • 著者名/発表者名
      水上進,中西陽介,杉原文徳,向井大陽,菊地和也
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会 第7回学会総会・学術集会
    • 発表場所
      浜松
    • 年月日
      2012-05-25
  • [備考] 大阪大学大学院工学研究科菊地研究室

    • URL

      http://www-molpro.mls.eng.osaka-u.ac.jp/

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公開日: 2018-02-02  

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