一重項酸素を活用した細胞内タンパク質間相互作用ダイナミクス解析法の創成

利用单线态氧创建细胞内蛋白质相互作用动力学分析方法

基本信息

批准号：
22KJ0264
负责人：
中根啓太
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0264/
关键词：
細胞内標識タンパク質化学修飾タンパク質間相互作用

项目摘要

タンパク質間相互作用は生命現象を司り、特定の刺激に応答し、特定の空間・特定の時間で起こるものが多く存在する。本申請では、短時間かつ局所空間で選択的に進行するタンパク質標識反応を応用することで、上記のような細胞内における動的なタンパク質間相互を検出する技術を確立する。当該年度において、当初の計画に従い、細胞内における標識反応の高効率化、および細胞内の局所空間において光触媒を用いたタンパク質標識反応の制御を試みた。細胞内における標識反応を精査するため、当初予定していた光触媒のみならず、新たな光触媒を核に局在させた後、光照射を行うことで、標識反応を行った。その後、共焦点顕微鏡観察において、標識反応の進行を確認すると、複数の触媒および標識剤において、核選択的に標識反応が進行することを明らかにした。さらに、プロテオミクス解析におけるサンプル調製法についても種々検討を行い、生細胞よりタンパク質を抽出する手法、および標識されたタンパク質を精製して検出する手法を確立した。一方で、光触媒構造に着目し、応用する光触媒的タンパク質標識反応を精査した。光触媒選定の過程において、一重項酸素産生により進行するヒスチジン残基標識反応を選択的に起こす光触媒構造、および一電子移動反応により進行するチロシン残基標識反応を選択的に触媒する光触媒構造を見出した。これらはいずれも細胞イメージングに用いられる蛍光色素でもあるため、触媒分子を用いることで細胞内イメージングを行いつつ、タンパク標識反応を進行させることができると期待される。

蛋白质与蛋白质之间的相互作用控制着生命现象，其中许多现象会对特定的刺激做出反应，并发生在特定的空间和特定的时间。在本应用中，我们将建立一种技术，通过应用在短时间内和局部空间内选择性进行的蛋白质标记反应来检测如上所述的细胞内蛋白质之间的动态相互作用。在本财年，按照原计划，我们尝试提高细胞内标记反应的效率，并利用细胞内局部空间的光催化剂控制蛋白质标记反应。为了仔细检查细胞内的标记反应，我们不仅将原本计划的光催化剂定位到细胞核中，而且将新的光催化剂定位在细胞核中，然后通过用光照射来进行标记反应。随后，通过共聚焦显微镜确认了标记反应的进展，并揭示了标记反应以多种催化剂和标记剂以核选择性方式进行。此外，我们还研究了用于蛋白质组学分析的各种样品制备方法，建立了从活细胞中提取蛋白质的方法以及纯化和检测标记蛋白质的方法。另一方面，我们关注光催化结构并研究了光催化蛋白质标记反应的应用。在选择光催化剂的过程中，我们发现了一种选择性催化通过单线态氧产生进行的组氨酸残基标记反应的光催化结构，以及一种选择性催化通过一个电子转移反应进行的酪氨酸残基标记反应的光催化结构。由于这些都是用于细胞成像的荧光染料，因此预计通过使用催化剂分子，可以在进行细胞内成像的同时进行蛋白质标记反应。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Switching of Photocatalytic Tyrosine/Histidine Labeling and Application to Photocatalytic Proximity Labeling

光催化酪氨酸/组氨酸标记的转换及其在光催化邻近标记中的应用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Keita Nakane; Haruto Nagasawa; Chizu Fujimura; Eri Koyanagi; Shusuke Tomosige; Minoru Ishikawa; Shinichi Sato
通讯作者：
Shinichi Sato

高効率チロシン残基修飾技術の創出とケミカルプロテオミクスへの応用

高效酪氨酸残基修饰技术的创建及其在化学蛋白质组学中的应用