細菌識別機能を有するボロン酸型蛍光プローブ複合体の開発

具有细菌识别功能的硼酸型荧光探针复合物的研制

• 批准号: 20J20891
• 负责人: 三ヶ木 彩芽
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Sophia University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J20891/
• 关键词: 細菌認識; 糖認識; ボロン酸; デンドリマー; 分光分析

本研究では、蛍光と凝集作用を持つ分子プローブを設計・新規合成することで、高感度かつ選択的な細菌識別を目指す。細菌認識部位には、細菌表面の糖鎖と結合するボロン酸を採用している。令和3年度までには、樹状高分子であるデンドリマーの表面にボロン酸とその他置換基を修飾した分子プローブを合成し、高感度な細菌認識や、広範なpH条件での細菌認識に成功した。令和4年度は、1)細菌表面上に存在する認識ターゲットの特定、2)ボロン酸2種を用いた細菌認識力の評価に取り組んだ。1)について、グラム陽性菌選択性を示すボロン酸プローブが、グラム陽性菌表面のリポタイコ酸を認識していることを初めて明らかにした。また、プローブの表面電荷を調節すると細菌選択性が変化し、グラム陰性菌である大腸菌の特定の株に選択性を持つようになることも示された。2)の評価に関しては、従来用いてきたフェニルボロン酸と、新たに選定したベンゾキサボロールの2種を比較した。ベンゾキサボロールを修飾したプローブは、フェニルボロン酸修飾プローブよりも顕著なグラム陽性菌選択性を示した。また、これまでフェニルボロン酸単体では不可能だった酸性条件下でも細菌認識に成功した。さらに、凝集体の大きさの差異を利用してグラム陽性菌のみを濾別し捕集することにも成功した。これら1)、2)の結果から、ボロン酸修飾デンドリマーは表面電荷に応じて細菌選択性を調節出来ることが示された。また、グラム陽性菌選択性を与える場合にはプローブはリポタイコ酸を認識しており、ボロン酸の酸性度を変えることで認識力を強化出来ることも明らかとなった。以上の成果より、本研究課題のボロン酸修飾デンドリマーは高機能かつ多様な細菌を認識できる新たな手法として大きく期待出来る他、凝集体形成に基づく新たな細菌捕集法としても応用を見込めることが示された。

In this study, we designed and synthesized new methods to identify bacteria with high sensitivity by light and aggregation. Bacterial recognition sites use sugar locks and binding acids on the surface of bacteria. In the past three years, dendrimers have been successfully synthesized by modifying the surface of dendrimers with different substitution groups, and highly sensitive bacteria have been successfully recognized under different pH conditions. In the fourth year of this year, 1) the specific recognition ability of bacteria exists on the surface of bacteria, 2) the evaluation of bacterial recognition ability of 2 kinds of acids is selected. 1) The positive bacteria were identified by acid test, and the positive bacteria were identified by acid test. The regulation of surface charge of Escherichia coli and Escherichia coli can be used to change the selectivity of Escherichia coli and Escherichia coli. 2) Comparison of two kinds of evaluation methods The results of the study showed that the positive bacteria were isolated from the infected cells. It is impossible for bacteria to recognize bacteria under acidic conditions. The differences between the two groups were utilized to isolate and capture the positive bacteria. The results of 1) and 2) show that the surface charge of bacteria is regulated by acid modification. In the case of positive bacteria selection, the recognition of acid is enhanced. The results of this study show that the new method of bacterial capture is expected to be used in the formation of aggregates.

项目成果

ダンシル蛍光団を有するフェニルボロン酸デンドリマーを用いた高感度細菌認識法の開発

使用带有丹磺酰荧光团的苯硼酸树枝状聚合物开发高灵敏度细菌识别方法

• 发表时间: 2021
• 作者: 浅宮雄貴;山田高広;山根久典;長谷川崇;三ヶ木 彩芽・鶴房 莉帆・土戸 優志・橋本 剛・早下 隆士
• 通讯作者: 三ヶ木 彩芽・鶴房 莉帆・土戸 優志・橋本 剛・早下 隆士

ボロン酸修飾PAMAMデンドリマーを用いた細菌認識法の開発

使用硼酸修饰的 PAMAM 树枝状聚合物开发细菌识别方法

• 发表时间: 2021
• 作者: Han Jihae;Takano Saori;Fujii Kenta;黒田義之;Takahiro Yamada;三ヶ木 彩芽・鶴房 莉帆・土戸 優志・橋本 剛・早下 隆士
• 通讯作者: 三ヶ木 彩芽・鶴房 莉帆・土戸 優志・橋本 剛・早下 隆士

A novel convenient and sensitive detection for bacteria by fluorescent labelled dendrimers with boronic acid

硼酸荧光标记树枝状大分子一种新颖、方便、灵敏的细菌检测方法

• 发表时间: 2021
• 作者: Ayame Mikagi;Riho Tsurufusa;Yuji Tsuchido;Takeshi Hashimoto and Takashi Hayashita
• 通讯作者: Takeshi Hashimoto and Takashi Hayashita

ベンゾオキサボロール修飾デンドリマーの設計と細菌識別機能評価

苯并氧硼醇修饰树枝状聚合物的设计及细菌识别功能评价

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryoga Yamada;Masato Suzuki;Tomoyuki Yasukawa;Youhei Takeda;高橋 洋太郎・三ヶ木 彩芽・鈴木 陽太・橋本 剛・早下 隆士
• 通讯作者: 高橋 洋太郎・三ヶ木 彩芽・鈴木 陽太・橋本 剛・早下 隆士

ボロン酸修飾デンドリマーによる細菌識別とメカニズムの評価

使用硼酸修饰的树枝状聚合物进行细菌鉴定和机制评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 三ヶ木 彩芽・眞仁田 晃一・与安 明日香・土戸 優志・橋本 剛・神澤 信行・早下 隆士