2018 Fiscal Year Annual Research Report
Biochemistry of Flapping Fluorophores
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18F18335
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
齊藤 尚平 京都大学, 理学研究科, 准教授 (30580071)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
DEY NILANJAN 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2018-11-09 – 2021-03-31
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| Keywords | 蛍光粘度プローブ / 羽ばたく発光分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、羽ばたく発光分子FLAPを独自に開発し、そのコンフォメーション変化を活かした機能材料を開発してきた。FLAPは、羽ばたく動きで100 cP以下の局所粘度をレシオメトリック定量解析できること、100 pNオーダーの力に応答して蛍光スペクトル変化するポテンシャルを秘めたメカノフォアであることなど、バイオレオロジーやメカノバイオロジーへの展開を期待させる魅力的な発光団であるにもかかわらず、これまで材料展開しか為されてこなかった。本研究プロジェクトでは、FLAP発光団をこれらの分野における有力な蛍光プローブへと昇華し、新しい分子生物学的な発見を目指す。
これまで、水溶性のFLAPライブラリーを開発することに注力し、従来用いてきた前駆体であるテトラホルミルジベンゾシクロオクタテトラエンから１段階で水溶性FLAP分子が合成できる方法を新たに見出した。現在、蛍光スペクトルの粘度応答性についてデータを集めている。また、新しい前駆体であるテトラブロモジベンゾシクロオクタテトラエンと置換基修飾したo-フェニレンジアミンを金属触媒を用いてカップリングさせることでフェナジン縮環FLAPへと誘導する方法が特に有効であるとわかった。本反応は、水溶性FLAPを合成するための重要な足がかりとなると期待できる。これまでFLAPはV字型パイ共役骨格のもつ高い疎水性がバイオ応用を妨げていたが、今回の結果から、水溶性FLAPが実際に合成でき粘度応答性を示すことが明らかになりつつあり、研究目的の達成に着実に近づいている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまで３年以上にわたって難航していた水溶性FLAPの合成が、Nilanjan DEY博士の提案した新たなアプローチによりたった３ヶ月で達成された。しかもDEY博士との密なディスカッションを経て、「酵素反応を利用した蛍光粘度プローブ分子の細胞内合成」という新しいコンセプトが誕生し、この前例のないチャレンジに向けて共同研究者（京大iCeMS 磯村彰宏特定助教）と協力してプロジェクトを推進できる道筋がたった。DEY博士の発見した方法は、今後水溶性FLAPのライブラリー化を考える上で多様性に富んだ化学構造変換が可能であり、極めて有望である。
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| Strategy for Future Research Activity |
水溶性FLAPの粘度応答蛍光特性を詳細に調査する。具体的にはDMSOとグリセロールの混合溶媒の混合比率を変えて様々な粘度の媒体で蛍光スペクトルを測定し、フェルスターホフマンプロットで定量的な粘度応答検量線を得る。水溶性FLAPの蛍光スペクトルが溶媒の極性の影響を受けるかどうか、比誘電率の観点から確かめる。また、平行して「蛍光粘度プローブ分子の細胞内合成」を進めるべく、ヒドラジンを細胞内で発生させる酵素反応の利用について検討を始める。
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