短寿命励起鍵物質の蛍光発光原理解明と生細胞蛍光プローブヘの応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13024217
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 菊地 和也 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助教授 (70292951)
• Keywords: 蛍光プローブ / バイオイメージング / Zn^<2+>イオン / 海馬 / 虚血 / 分子デザイン / 蛍光図 / 生細胞

Research Abstract

まず,プローブ分子のデザインを行った.この場合,Zn^<2+>のホストに蛍光団に直接結合させ,Zn^<2+>の配位により蛍光団のHOMOエネルギーを低下させることにより,蛍光が変化することをもくろみZnAF-1とZnAF-2をデザイン・合成した.ZnAF-1またはZnAF-2を含む溶液にZn^<2+>を加えると,蛍光強度がZnAF-1では約17倍に,ZnAF-2では約51倍に増大した.Zn^<2+>依存の蛍光は励起波長492nm・蛍光波長514nmと可視光励起が可能であった.錯体形成速度k_<on>は4.0x10^6M^<-1>s^<-1>であり,瞬時にZn^<2+>イオンを捉えることが示された.次に、最も高感度であるZnAF-2を細胞膜を透過できるように修飾したZnAF-2 DAを合成した.ZnAF-2 DAはフェノール性の負電荷を保護してあるため,細胞膜透過性を有し細胞質内のエステラーゼによって脱アセチル化され,細胞質内に留まりやすくなる.ZnAF-2 DAを含む溶液を用いてラット脳スライスを用いて,虚血時におけるZn^<2+>の濃度の変化の変化を可視化解析した.無刺激時には,海馬のCA3領域及び歯状回においてZn^<2+>が高濃度存在した.低酸素・低グルコースの虚血刺激では,CA1領域においてZn^<2+>濃度が大きく変化した.このZn^<2+>濃度変化はTPENによって阻害された.以上の結果から,ZnAF-2は生きた状態でのZn^<2+>の濃度の変化を可視化できることが示された.

Research Products

• [Publications] K.Hanaoka, K.Kikuchi, Y.Urano, T.Nagano: "Selective Sensing of Zinc Ion with A Novel Magnetic Resonance Imaging Contrast"J. Chem. Soc. Perkin. Trans. 2. 1840-1843 (2001)
• [Publications] T.Inoue, K.Kikuchi, K.Hirose, M.Iino, T.Nagano: "Small Molecule-based Laser Inactivation of Inositol 1,4,5-Trisphosphate Receptor"Chem. Biol.. 8. 9-15 (2001)
• [Publications] H.Takakusa, K.Kikuchi, Y.Urano, T.Higuchi, T.Nagano: "Intramolecular Fluorescence Resonance Energy Transfer System with Coumarin Donor Included in beta-Cyclodextrin"Anal. Chem.. 73. 1967-1973 (2001)
• [Publications] H.Kojima, M.Hirotani, N.Nakatsubo, K.Kikuchi, Y.Hirata, T.Nagano: "Bioimaging of Nitric Oxide with Fluorescent Indicators Based on Rhodamine Chromophore"Anal. Chem.. 73. 939-942 (2001)
• [Publications] H.Kojima, M.Hirata, Y.Kudo, K.Kikuchi, T.Nagano: "Visualization of Oxygen Consumption-dependent Production of Nitric Oxide in Rat Hippocampal Slices during Aglycemia"J. Neurochem.. 76. 1404-1410 (2001)
• [Publications] N.Suzuki, H.Kojima, Y.Urano, K.Kikuchi, Y.Hirata, T.Nagano: "Orthogonality of Calcium Concentration and Ability of 4,5-Diamino fluoresce in (DAF-2) to Detect NO"J. Biol. Chem.. 277. 47-49 (2002)