2020 Fiscal Year Annual Research Report
Photon Upconversion Fluorescent Probe for Sequence Selective Detection/Imagine of Double-Stranded DNA
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20H02768
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中野 幸二 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10180324)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石松 亮一 九州大学, 工学研究院, 助教 (90512781)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 蛍光プローブ / フォトンアップコンバージョン / 二重鎖DNA / 分子イメージング / エピジェネティック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、フォトンアップコンバージョン機構を組み込んだDNAプローブについて研究し、長波長の可視光で励起して短波長の蛍光で観察することができる分析法・イメージング法を実現する。今年度は、DNA二重らせん小溝に結合するピロール・イミダゾール・ポリアミド (Py-Im)プローブについて検討した。具体的には、前立腺ガンに関係する、ゲノムDNAに含まれるアンドロゲン受容体に対するプロモーター配列 (5'-WGWWCW-3', WはAまたはT)に選択的に結合するピロール・イミダゾール・ポリアミド (Py-Im)を基本骨格に選び、ドナー分子に白金-オクタエチルポルフィリン錯体 (PtOEP)、アクセプター分子にアントラセン (ANTH)を組み込んだ蛍光プローブの合成を計画した。このとき、1) マイクロ波加熱法と組み合わせたワンポット固相ペプチド合成による母核Py-Imの合成とANTH組み込み、それに続く2) 縮合剤や光クリック反応を利用したPtOEP組み込みという２ステップの反応を合成戦略とした。
現在までにPy-Im、およびANTH修飾Py-Imの合成が完了している。なおPtOEPは比較的かさ高く反応性が低いことが懸念されるので、PtOEPの組み込み位置、あるいはANTHの結合位置や導入数を種々変えて３種類の化合物を合成した。またこれらのPy-Im分子については、ターゲットとなる二重鎖DNAに対して十分な結合の親和性があることが確認できている。
これに対し、Py-ImへのPtOEPの組み込みが障害になっている。すなわち、PtOEPそのものは反応性置換基を含んでいないので、PtOEPをホルミル化、あるいはカルボキシル化してANTH修飾Py-Imとの反応を試みたが、目的化合物を得るには至っていない。これは、PtOEP誘導体がごく僅かしか得られないので、十分なスケールで実験することができず反応後の分離精製操作が課題になっているためである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、フォトンアップコンバージョンプローブを合成するフェーズ１の研究期間に該当している。現状では最終化合物の１ステップ前の中間体しか得られていないので、やや計画に遅れが生じていることになる。しかし、この中間体は、当初計画の化合物よりもバリエーションを増やすことができている。また、フェーズ２の研究、すなわちターゲットになる二重鎖DNAとの結合反応の検討にも着手し、良好な結果を得ている。最大の懸案事項であったPy-Imへのドナー分子の導入についても、後述するように目処がたっており、種々検討を開始したところである。これらの成果を総合的に勘案して、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の検討で最大の課題となったフォトンアップコンバージョンプローブに導入するドナー分子については、PtOEPに変えてコプロポルフィリンの白金錯体 (PtCOPRO)あるいはパラジウム錯体 (PdCOPRO)が利用できることが判明した。これらのドナー分子は、簡単な縮合反応で直接Py-Imに導入することができる。さらに、Pd錯体は対応するPt錯体よりもフォトンアップコンバージョン効率が高いのでより都合が良い。そこで、Py-Imとの反応では、PtOEPについて引き続き検討するとともに、PtCOPRO、およびPdCOPROの利用も検討する。これにより最終化合物の合成研究を加速する。また、フォトンアップコンバージョンプローブが得られ次第、フェーズ２の検討を開始する。Py-Im母核化合物、あるいはANTH修飾Py-Imを用いた先行実験のスキルを最大限に活用して実験に取り組む。
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