三脚型キノン－シアニン色素の特徴を活かした４重鎖核酸イメージング蛍光色素の開発

4重鎖(G4)に代表される核酸の非標準構造は、遺伝子発現制御や疾患への関与が指摘され、その機能解明が求められている。G4の細胞内蛍光イメージングはこれに大きく貢献すると期待されるが、最も重要な「蛍光プローブ」の開発は道半ばである。本研究では独自開発した蛍光色素QCy(MeBT)3について、「（A）その蛍光特性の詳細と細胞内４重鎖（G4）核酸イメージング能力」および「（B）QCy(MeBT)3の効率的な誘導化法と、より高性能なG４核酸プローブの化学構造」を明らかにすることを目的とした。令和4年度は（B）について重点的に研究を進め、以下の４点を明らかにした。（1）QCy(MeBT)3のMeBT（N-メチルベンゾチアゾリウムカチオン）部分は、種々のN-アルキルベンゾチアゾリウムカチオン（RBT）に容易に変換可能。（2）RBTとしてN-ベンジルベンゾチアゾリウムカチオンを用いたQCy(BnBT)3は、G4選択的な蛍光プローブとして働く。（3）QCy(BnBT)3（ex/em: 570/800）の蛍光波長は、QCy(MeBT)3（ex/em: 570/700）と比較して100 nm近くレッドシフトし、200 nmを超える大きなストークスシフトを示す。（4）QCy(BnBT)3を用いることで、細胞内のG4核酸の選択的イメージングが可能。以上の研究成果について、日本ケミカルバイオロジー学会第16回年会などの国内学会（６件）、国際学会（ISNAC2022）（１件）での報告を行なった。また、これらの成果の一部をまとめた論文（Chemistry Letters, 51(12), 1139-1142 (2022)）がCove PictureおよびInside Coverに採択された。

4重鎖(G4)に代表される核酸の非標準構造は、遺伝子発現制御や疾患への関与が指摘され、その機能解明が求められている。G4の細胞内蛍光イメージングはこれに大きく貢献すると期待されるが、最も重要な「蛍光プローブ」の開発は道半ばである。本研究では独自開発した蛍光色素QCy(MeBT)3について、「（A）その蛍光特性の詳細と細胞内４重鎖（G4）核酸イメージング能力」および「（B）QCy(MeBT)3の効率的な誘導化法と、より高性能なG４核酸プローブの化学構造」を明らかにすることを目的とした。令和4年度は（B）について重点的に研究を進め、以下の４点を明らかにした。（1）QCy(MeBT)3のMeBT（N-メチルベンゾチアゾリウムカチオン）部分は、種々のN-アルキルベンゾチアゾリウムカチオン（RBT）に容易に変換可能。（2）RBTとしてN-ベンジルベンゾチアゾリウムカチオンを用いたQCy(BnBT)3は、G4選択的な蛍光プローブとして働く。（3）QCy(BnBT)3（ex/em: 570/800）の蛍光波長は、QCy(MeBT)3（ex/em: 570/700）と比較して100 nm近くレッドシフトし、200 nmを超える大きなストークスシフトを示す。（4）QCy(BnBT)3を用いることで、細胞内のG4核酸の選択的イメージングが可能。以上の研究成果について、日本ケミカルバイオロジー学会第16回年会などの国内学会（６件）、国際学会（ISNAC2022）（１件）での報告を行なった。また、これらの成果の一部をまとめた論文（Chemistry Letters, 51(12), 1139-1142 (2022)）がCove PictureおよびInside Coverに採択された。