生細胞蛍光プローブの分子設計を目的とした蛍光発光原理解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13558078
• 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 / 亜鉛イオン / バイオイメージング / CA1 / 海馬 / 虚血 / 可視化 / 歯状回

Research Abstract

「生細胞プローブのデザイン・合成とその応用」
生体内において,蛋白質に結合していない遊離のZn^<2+>は細胞死や神経伝達に関与していることが報告され,近年着目されるようになった.しかし,Zn^<2+>の作用機序に関しては不明な点が多い.そこで,Zn^<2+>を可視化することが,有効であると考え蛍光プローブの開発を行った.まず,PETの機構を用いZn^<2+>のホストを蛍光団に組み込むことで蛍光プローブを作成した.Zn^<2+>ホストとしてTPEN類縁体を用い,フルオレセインを蛍光団として用い,Zn^<2+>類をデザイン・合成した.このうち,ZnAF-2はnMの濃度変化を測定でき,最高感度かつ選択的であり,ミリ秒単位での濃度変化を測定できる.さらに,細胞膜透過性に修飾したZnAF-2 DAを合成し,正常時及び虚血時におけるラット脳海馬におけるZn^<2+>濃度変化を可視化することに成功した.正常時,Zn^<2+>はCA3及び歯状回において高濃度で存在するが,虚血や脱分極刺激によってCA1において濃度上昇することを示した.これは生きた状態でのZn^<2+>濃度変化を可視化した初めての例である.

Research Products

• [Publications] K.Haraoka, K.Kikuchi, Y.Urano, T.Nagano: "Selective Sensing of Zic 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 Inosirol 1, 4, 5-Triphosphate Receptor"Chem. Biol.. 8. 9-15 (2001)
• [Publications] H.Takakusa, K.Kikuchi, Y.Urano, T.Higuchi, T.Nagano: "In tramolecular Fluorescence Resonance Energy Transfer System with Coumarin Donur Included in beta-Cyclodextrin"Aral. Chem.. 73. 1967-1973 (2001)
• [Publications] H.Kojima, M.Hirotani, N.Nakatsubo, K.Kikuchi, T.Nagano: "Bioimaging of Nitric Oxile with Fluoresent Indicators Based on Rlwdamine Chromophore"Aral. 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 Aglycernia"J. Neurochem.. 76. 1404-1410 (2001)
• [Publications] N.Suzuki, H.Kojima, Y.Urata, K.Kikuchi, Y.Hirano, T.Nagano: "Orthogonality of Calcium Concentration and Ability of 4, 5-Diamiro fluorescein (DAF-2) to Detect No"J. Biol. Chem.. 277. 47-49 (2002)