アセチルCoAを選択的に検出する蛍光プローブを用いた細胞内代謝の可視化解析

使用选择性检测乙酰辅酶A的荧光探针对细胞内代谢进行可视化分析

基本信息

批准号：
12J05559
负责人：
高嶋一平
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

アセチルCoAは細胞内に比較的高濃度で存在するポリリン酸種であり、クエン酸回路、脂質合成などの生体内代謝における重要な生体内基質分子である。細胞内アセチルCoAの濃度変動は細胞増殖に伴って起こるため(数μMから数十μMレベルの変化)、細胞の代謝状況の亢進や減衰を捉える有用なパラメーターとなり得る。一方で細胞内アセチルCoAの解析は、もっぱら細胞破砕後のHPLC分析に頼っているのが現状であり、アセチルCoAを簡便に検出できる蛍光プローブ開発例は全くない状況にある。本研究では、このような状況の中で蛍光プローブを用いたアセチルCoAの蛍光イメージングによって細胞の代謝状態を可視化解析することを目的とする。筆者は昨年度までにチオール基を触媒として蛍光色素に直結したアミノ基にアセチル基を転移することにより蛍光変化する新規機構を見出し、アセチル基転移を蛍光検出可能なアントラセン型蛍光プローブの開発に成功した。さらに昨年度は本機構をより長波長で励起可能なフルオレセイン型やローダミン型蛍光プローブの開発を目指して研究を行ってきたが、その開発は未だ途上である。その原因として本研究中で偶然に亜鉛イオンに対する蛍光レシオプローブや過酸化水素を検出可能な蛍光プローブを見出したことからこれら検出系の確立に注力したためである。これら別の研究は既に完了したため、本年度は本研究テーマを再開して集中して取り組むことにより目標の達成が可能であると考える。さらに今後は開発した蛍光プローブを用いて細胞内アセチルCoAの濃度変動とタンパク質のアセチル化修飾率との相関についても検討を行う。細胞内アセチルCoAの濃度変動がどのように細胞代謝や細胞堆殖と相関しているのかを検討することで、細胞代謝のしくみや制御機構を解明する新たな知見を得られると期待される。

乙酰乙酰基是一种聚磷酸物种，以相对较高的浓度存在于细胞中，并且在体内代谢中是体内底物分子的重要重要性，例如柠檬酸循环和脂质合成。由于细胞内乙酰辅酶A浓度的变化随细胞增殖发生（从几个μm变为数十μm），因此可以捕获细胞代谢状态的增加或衰减可能是一个有用的参数。另一方面，细胞内乙酰-COA的分析目前仅依赖于细胞破坏后的HPLC分析，并且没有开发荧光探针的例子，该荧光探针可以轻松检测乙酰-COA。这项研究旨在在这种情况下使用荧光探针通过乙酰辅酶A的荧光成像来形象化和分析细胞的代谢状态。直到去年，作者才发现了一种新的机制，该机制通过将乙酰基基团转移到使用硫醇基作为催化剂的氨基染料直接连接到荧光染料的氨基中，并成功地开发出可以检测乙酰基团转移的蒽型荧光探针。此外，去年，我们一直在研究这种机制，目的是开发荧光素型和若丹明型荧光探针，可以在更长的波长下激发，但是这些探针的开发仍在进行中。这是因为我们意外地发现了可以检测过氧化氢的锌离子和荧光探针的荧光探针，因此专注于建立这些检测系统。由于这些其他研究已经完成，因此我们认为，今年我们将能够通过恢复该研究主题并进行强化工作来实现我们的目标。将来，我们还将使用开发的荧光探针研究细胞内乙酰-COA浓度波动与蛋白乙酰化速率之间的相关性。通过检查细胞内乙酰-COA浓度的波动与细胞代谢和细胞沉积相关，可以预期可以使用新知识来阐明细胞代谢的机理和调节机制。