オルガネラ代謝物の化学標識による時空間メタボローム解析

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2021年度はミトコンドリア内代謝物を標的としたOrganelle-targeting Reactive Molecule (ORM)の開発を行った。ミトコンドリアはTCA回路、酸化的リン酸化、脂肪酸ベータ酸化など、様々な代謝を担うオルガネラであり、本手法の有用性を検証する上で適したオルガネラであると言える。ORMのミトコンドリア局在モチーフとして膜電位依存的にミトコンドリアに局在することが知られるローダミン誘導体を採用し、様々な官能基(アミン、カルボン酸、アルデヒド、ケトン、チオールなど)を有する代謝物の化学標識を実現するために、多様な反応基を連結したORM試薬を合成した。本年度は特に光反応基の検討を進め、フェニルアジド、ベンゾフェノン、ジアジリンといった光反応基を有するローダミン誘導体を合成した。合成したORMを培養細胞に処置し、ライブイメージングやLC-MS解析によって、オルガネラターゲッティング能、反応効率、反応選択性等を評価した。初期検討の結果、ORMはミトコンドリアに特異的に局在し、光照射によっていくつかの代謝物に対する標識が進行することが確認された。特に脂肪酸類が同定されたことから、ミトコンドリア内代謝物の選択的な標識が進行していることが示唆された。また、本年度はオルガネラ内のホスファチジルコリンを選択的に標識する技術を応用してホスファチジルコリンの代謝を制御する遺伝子の網羅的スクリーニングを行った。