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。

已知突触间隙释放的锌离子是突触可塑性的关键，但其详细功能仍不清楚。据认为，突触的生理功能很容易因外部因素（例如脑组织的去除）而丧失，因此需要分析大脑的原始状态以阐明其真实功能。因此，为了分析大脑的原始状态，我们致力于开发能够选择性地化学修饰活体小鼠大脑中谷氨酸受体的分子。具体来说，他们使用配体导向化学根据结构信息设计了分子，其中对靶蛋白具有亲和力的功能分子与反应基团连接。在合成了设计的分子并通过将其注射到小鼠大脑中对其进行评估后，他们成功地对整个大脑中的内源性谷氨酸受体进行了化学修饰。然而，所开发的分子在分子内具有反应位点，这将其限制为不具有亲核特性的功能分子。因此，为了克服这个问题，我们尝试使用结合配体导向化学和生物正交反应的两步标记方法对活体小鼠大脑中的谷氨酸受体进行化学修饰。在利用配体定向化学进行标记的第一步中，我们发现了分子的亲水性和分子在大脑中的分散性之间的相关性，因此我们设计并合成了多种高亲水性标记剂，然后直接对标记剂进行标记。注入大脑进行评估。结果，CLogP 的值与分子在大脑中的分散性相关，CLogP 是从分子结构预测评估分子脂溶性的参数。根据这些结果，我们将评估第二阶段生物正交反应所需的分子特征。

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）

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
白岩和樹
通讯作者：
白岩和樹

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：
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：
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：
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