生きたマウス脳内における亜鉛イオンの変動を解析する可視化ツールの開発

开发可视化工具来分析活体小鼠大脑中锌离子的变化

基本信息

批准号：
21J15773
负责人：
白岩和樹
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

シナプス間隙で放出される亜鉛イオンはシナプス可塑性のカギとなることが知られているが、未だその詳細な機能は明らかではない。シナプスでの生理機能は脳組織の摘出などの外的要因が加わることにより、容易にそれを失ってしまうことが想定され、真の機能解明には脳そのままの状態での解析が望ましい。そこで、脳そのままの状態での解析を目指し、生きたマウス脳内におけるグルタミン酸受容体を選択的に化学修飾可能な分子の開発に取り組んんだ。具体的には、標的タンパク質と親和性を持つリガンドと機能性分子を反応基で連結させたリガンド指向性化学を利用し、構造情報をもとに分子を設計した。設計した分子を合成し、マウスの脳に打ち込み評価を行った所、全脳での内在性グルタミン酸受容体の化学修飾可能に成功した。しかし、開発した分子は分子内に反応性部位を持つため、求核性を持たない機能性分子に制限される課題があった。そのため、その課題を克服するために、リガンド指向性化学と生体直交反応を組み合わせた二段階ラベル化法を用いて、生きたマウス脳内のグルタミン酸受容体の化学修飾に挑戦した。リガンド指向性化学を利用した一段階目のラベル化において、分子の親水性と脳内での分子の分散性と相関がある結果が得られたため、親水性の高いラベル化剤を複数設計・合成し、ラベル化剤を脳に直接打ち込み評価を行った。その結果、分子の脂溶性を評価するパラメーターを構造から予測するCLogPの値と脳内での分子の分散性が相関した。この結果をもとに、二段階目の生体直交反応で要求される分子特性の評価を行っていく。

已知突触间隙中释放的锌离子是突触可塑性的关键，但它们的详细功能仍然不清楚。假定由于添加了外部因素（例如去除脑组织），因此可以轻松丢失突触的生理功能，并且希望阐明大脑中的分析以阐明真实功能。因此，我们旨在分析其原始状态的大脑，并致力于开发可以在活小鼠大脑中选择性地修饰谷氨酸受体的分子。具体而言，该分子是基于使用配体方向化学的结构信息而设计的，配体方向化学与靶蛋白和功能分子相关的配体与反应性基团相连。合成工程分子并将其植入小鼠大脑以评估分子，并且成功地对整个大脑的内源性谷氨酸受体进行化学修饰。但是，由于开发的分子在分子内具有反应位点，因此存在一个问题，即它仅限于没有亲核特性的功能分子。因此，为了克服这一挑战，我们使用两步标记方法挑战了活小鼠大脑中谷氨酸受体的化学修饰方法，该方法结合了配体指导的化学和生物正交反应。在使用配体定向化学标记的第一阶段，结果与分子的亲水性和分子在大脑中的分散性相关，因此设计并合成多种高度亲水性标记剂，并将标记药物直接植入大脑中进行评估。结果，CloGP的值（预测分子从其结构中评估脂质溶解度的参数）与大脑中分子的分散性相关。基于这些结果，我们将评估第二阶段正交生物反应所需的分子特性。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Chemical labeling of endogenous AMPA-type glutamate receptors in live mouse brain

活体小鼠大脑中内源性 AMPA 型谷氨酸受体的化学标记

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
能登理央，高里実．;若松大輔・鎌田祥輝・西岡加名恵;白岩和樹
通讯作者：
白岩和樹

chemical labeling of endogenous glutamate receptors in the live mouse brain

活体小鼠大脑内源性谷氨酸受体的化学标记

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
上岡史人;浦口大輔;山口滋;大井貴史;酒向渓一郎;白岩和樹
通讯作者：
白岩和樹

Bioorthogonal chemical labelling of endogenous neurotransmitter receptors in living mouse brains

活体小鼠大脑内源性神经递质受体的生物正交化学标记

DOI：
10.1101/2023.01.16.524180
发表时间：
2023
期刊：
bioRxiv
影响因子：
0
作者：
Nonaka Hiroshi;Sakamoto Seiji;Shiraiwa Kazuki;Ishikawa Mamoru;Tamura Tomonori;Okuno Kyohei;Kiyonaka Shigeki;Susaki Etsuo A.;Shimizu Chika;Ueda Hiroki R.;Kakegawa Wataru;Arai Itaru;Yuzaki Michisuke;Hamachi Itaru
通讯作者：
Hamachi Itaru

Ligand directed chemistry in live mouse brain (1): AMPA型グルタミン酸受容体のラベル化とイメージング

活体小鼠大脑中的配体定向化学 (1)：AMPA 型谷氨酸受体的标记和成像