複数生体分子の同時デジタル計測実現に向けた蛍光プローブ設計法の確立とその実践

多种生物分子同步数字测量荧光探针设计方法的建立与实现

• 批准号: 18038008
• 负责人: 浦野 泰照
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18038008/
• 关键词: 蛍光プローブ; 光誘起電子移動(PeT); d-PeT; ニトロ化ストレス; パーオキシナイトライト; BODIPY; 生細胞アッセイ; 論理的設計

本年度は、確立してきた設計法の応用的展開による、蛍光プローブの検出対象分子の拡大に関する研究を行った。具体的には、観測対象反応により基質の電子密度が向上する場合に有効に機能する設計理念である、蛍光団=電子供与体とするプローブ設計法(d-PeT)を、従来とは異なる視点から活用し、近年注目を浴びている活性酸素種であるパーオキシナイトライトの蛍光可視化プローブの開発を試みた。これまで一般に、ニトロ基は蛍光の消光を引き起こす官能基と考えられてきたが、この消光は強い電子吸引性に基づくd-PeTによるものであるとの作業仮説を立て、まずこの物理化学的な証明を行った。具体的には、蛍光団(電子供与体)として電子吸引基を導入して電子密度を低下させたBODIPYを持ち、8-位ベンゼン環部位として電子供与性基を持つニトロベンゼンを有し、分子内d-PeT過程を熱力学的に不利にしたパイロット化合物を合成し、その反応特性を検討した。その結果、本化合物はニトロ基を有するものの高い量子収率を持つ高蛍光性化合物であり、先の作業仮説が正しいことが示された。そこで次に本知見を活用し、パーオキシナイトライトと反応する前はa-PeTによる消光のため無蛍光性であり、かつそのベンゼン環部位がニトロ化されることで、a-PeTもd-PeTも起きないように蛍光団・ベンゼン環部位の電子密度を最適化した蛍光プローブ(NiSPYs)を設計・合成した。その特性を精査した結果、NiSPYs自身はほぼ無蛍光であり、これがパーオキシナイトライトと反応することでその蛍光が線形性を持って飛躍的に増大し、かつ他のROSとはほとんど反応しないことが明らかとなり、ニトロ化ストレスを高選択的に検知可能な蛍光プローブであることが明らかとなった。さらにNiSPYsを取り込ませたHeLa細胞で、パーオキシナイトライトによる細胞内蛍光の上昇の観測にも成功し、生細胞系への適用が可能な実用的なプローブであることも明らかとなった。

今年，我们对扩展分子进行了研究，该分子通过已建立的设计方法的应用开发通过荧光探针检测到。具体而言，我们试图开发过氧亚硝酸盐的荧光可视化探针，过氧亚硝酸盐是一种活性氧，近年来一直在引起人们的关注，使用设计理念在底物的电子密度增加时有效起作用，因为观察到的反应（d-pet），这是一种与荧光店（电动型唐人）相比，这是一种设计理念（d-pet）。到目前为止，普遍认为硝基是引起荧光猝灭的功能组，但我们首先提出了一个工作假设，即这种淬火是基于D-PET，该假设是基于强大的电子撤回特性，我们首先进行了这种物理化学证明。具体而言，合成了具有Bodipy的试验化合物，该化合物具有一个电子钟表组，该基团作为荧光团（电载体）降低电子密度，并具有硝基苯，其含有电子含量为8位置苯环位点，并且具有热力学的属性反应，并在本质上进行了反应，并在本质上进行了反应。结果表明，该化合物是一种高荧光化合物，具有硝基组，但具有高量子产率，并且先前的工作假设是正确的。接下来，使用这一发现，我们设计和合成了荧光探针（NISPYS），这些荧光探针（NISPYS）是由于用A-PET淬灭的荧光，然后与过氧亚硝酸盐反应，并被苯二硝基硝酸盐反应，从而优化了荧光小麦和苯苯环的电子密度，因此都不会发生A-Pet均未发生A-Pet。在对其性质进行了彻底的检查后，发现Nispys本身几乎没有荧光，并且当它们与过氧亚硝酸盐反应时，它们的荧光会随线性性而急剧增加，几乎不会与其他玫瑰反应，从而使它们显然是可以高度选择地检测硝化应力的荧光探针。此外，它还成功地观察了与NISPYS合并的HeLa细胞中细胞内荧光引起的细胞内荧光的增加，并且发现它是可以应用于活细胞系的实用探针。

项目成果

Targeted optical imaging of cancer cells using lectin-binding BODIPY conjugated avidin

• DOI: 10.1016/j.bbrc.2006.07.169
• 发表时间: 2006-09-29
• 期刊: BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
• 影响因子: 3.1
• 作者: Hama, Yukihiro;Urano, Yasuteru;Kobayashi, Hisataka
• 通讯作者: Kobayashi, Hisataka

Design and synthesis of an enzyme activity-based labeling molecule with fluorescence spectral change

• DOI: 10.1021/ja0657307
• 发表时间: 2006-12-20
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Komatsu, Toru;Kikuchi, Kazuya;Nagano, Tetsuo
• 通讯作者: Nagano, Tetsuo

Modulation of luminescence intensity of lanthanide complexes by photoinduced electron transfer and its application to a long-lived protease probe

• DOI: 10.1021/ja060729t
• 发表时间: 2006-05-31
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Terai, Takuya;Kikuchi, Kazuya;Nagano, Tetsuo
• 通讯作者: Nagano, Tetsuo

Creation of superior carboxyfluorescein dyes by blocking donor-excited photoinduced electron transfer

• DOI: 10.1021/ol0623926
• 发表时间: 2006-12-21
• 期刊: ORGANIC LETTERS
• 影响因子: 5.2
• 作者: Mineno, Tomoko;Ueno, Tasuku;Nagano, Tetsuo
• 通讯作者: Nagano, Tetsuo

Mechanism-based molecular design of highly selective fluorescence probes for nitrative stress

• DOI: 10.1021/ja061972v
• 发表时间: 2006-08-23
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Ueno, Tasuku;Urano, Yasuteru;Nagano, Tetsuo
• 通讯作者: Nagano, Tetsuo