Development of functional fluorescent probe for imaging osteocyte function and 4D nucleomics

开发用于骨细胞功能成像和 4D 核组学的功能荧光探针

基本信息

批准号：
21H04706
负责人：
菊地和也
金额：
$ 26.96万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、細胞内分子機能解明に加え生物個体における細胞機能を観察できる化学ツールの設計法を確立する。これまでの蛍光プローブ開発の発展型として化学分子設計と蛋白質科学技術と融合することで、in vivo解析へ応用可能な化学プローブへと深化させる。最終的にこれらのプローブを細胞から動物個体へ応用し、生物学における問題解決を目指す。本年度では(i)骨細胞機能を明らかにする二光子励起in vivoイメージングプローブの開発、および(ii)蛋白質の機能性分子ラベル化技術の開発によるオルガネラ成熟時の局所pH計測プローブの開発を進めた。(i)においては、従来の蛍光強度増強型のプローブでは達成できなかった骨組織におけるpHの定量評価系の確立のため、pHの低下により蛍光波長がシフトするレシオ型蛍光プローブの開発に取り組んだ。pHによって吸収が変化する色素をアクセプター色素としたFRET型のプローブを設計、合成した。ドナー側の色素を検討したところ、クマリン誘導体が破骨細胞が形成する低pH領域に応答してアクセプター側の色素とFRETを起こし、蛍光波長が変化することを確認した。(ii)においては、細胞外から物質を取り込むエンドサイトーシスにおいてエンドソームからリソソームへの成熟過程でpHが低下する様子を観察するため、タンパク質にタグを介してpH応答性のプローブをラベル化する手法の開発を行った。われわれの研究室で独自に開発したPYPタグによるラベル化法を用いるため、PYPのリガンドにpH応答性蛍光色素を導入したプローブを設計・合成した。本プローブはラベル化時に蛍光強度が上昇するだけでなく、pHに応答して蛍光波長がシフトすることが観察された。また、PYPタグのリガンドについて検討したところ、効率よくラベル化が起こる新たなリガンド構造を見出した。

在这项研究中，我们将建立一种设计化学工具的方法，不仅可以阐明细胞内分子功能，还可以观察个体生物体的细胞功能。通过将化学分子设计与蛋白质科学技术相结合作为荧光探针开发的高级形式，我们将开发可应用于体内分析的化学探针。最终，我们的目标是将这些探针从细胞应用于个体动物，以解决生物学问题。今年，我们继续（i）开发双光子激发体内成像探针，揭示骨细胞功能，以及（ii）通过开发蛋白质功能分子标记技术，开发细胞器成熟过程中的局部pH测量探针.对于(i)，为了建立传统荧光强度增强探针无法实现的骨组织pH值定量评价体系，我们致力于开发一种比率型荧光探针，其荧光波长随着光强的变化而变化。 pH值降低。我们使用吸收率随 pH 值变化的染料作为受体染料，设计并合成了 FRET 型探针。当检查供体侧的染料时，证实香豆素衍生物响应破骨细胞形成的低pH区域而与受体染料引起FRET，引起荧光波长的变化。在(ii)中，开发了一种通过标签用pH响应探针标记蛋白质的方法，以观察从细胞外摄取物质的内吞过程中从内体到溶酶体的成熟过程中pH的降低。为了使用我们实验室最初开发的使用PYP标签的标记方法，我们设计并合成了一种探针，其中将pH响应性荧光染料引入到PYP配体中。标记后，该探针的荧光强度不仅增加，而且还观察到荧光波长随 pH 值而变化。此外，当我们研究 PYP 标签的配体时，我们发现了一种新的配体结构，可以实现有效的标记。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

先端の分析法第2版（原理編第3章プローブ, MRIプローブ担当）

高级分析方法第二版（原理第3章探头、MRI探头）

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
澤田嗣郎;小澤岳昌;北森武彦;中村洋（東京理科大学名誉教授）;藤浪眞紀;宮村一夫;石丸洋一郎;浦野泰照;加地範匡;坂真智子;鈴木茂;瀬藤光利;宗林由樹;馬場嘉信;船津公人;本田暁紀;末永智一;宮野博;本山晃
通讯作者：
本山晃

Nano-particle based 19F MRI contrast agent with tunable chemical switches

具有可调化学开关的基于纳米颗粒的 19F MRI 造影剂

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Umegawa Yuichi;Yamamoto Tomoya;Dixit Mayank;Funahashi Kosuke;Seo Sangjae;Nakagawa Yasuo;Suzuki Taiga;Matsuoka Shigeru;Tsuchikawa Hiroshi;Hanashima Shinya;Oishi Tohru;Matsumori Nobuaki;Shinoda Wataru;Murata Michio;Kazuya Kikuchi
通讯作者：
Kazuya Kikuchi

Optical Manipulation of Subcellular Protein Translocation Using a Photoactivatable Covalent Labeling System

使用光激活共价标记系统对亚细胞蛋白质易位进行光学操作

DOI：
10.1002/anie.202016684
发表时间：
2021
期刊：
Angewandte Chemie International Edition
影响因子：
0
作者：
Kowada Toshiyuki;Arai Keisuke;Yoshimura Akimasa;Matsui Toshitaka;Kikuchi Kazuya;Mizukami Shin
通讯作者：
Mizukami Shin

Development of Off-On Switching 19F MRI Probes for Cathepsin K Activity Detection

用于组织蛋白酶 K 活性检测的开关 19F MRI 探针的开发

DOI：
10.1246/bcsj.20210099
发表时间：
2021
期刊：
Bulletin of the Chemical Society of Japan
影响因子：
4
作者：
Konishi Yuki;Okunishi Atsuya;Sugihara Fuminori;Nakamura Tatsuya;Akazawa Kazuki;Minoshima Masafumi;Kikuchi Kazuya
通讯作者：
Kikuchi Kazuya

Anti-Siglec-15 antibody suppresses bone resorption by inhibiting osteoclast multinucleation without attenuating bone formation