分子プローブのデザイン・合成による細胞情報伝達に関わる蛋白質活性の可視化

通过设计和合成分子探针，可视化与细胞信息传递相关的蛋白质活性

基本信息

批准号：
18032045
负责人：
菊地和也
金额：
$ 3.07万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

生体分子の機能を生きたまま可視化する技術は、現在の生命科学・医学の分野で重要な役割を果たしている。MRIは、非侵襲的に生体を可視化する方法のひとつであり、放射線被爆がなく優れた組織コントラストで生体の断層画像が得られるという特徴を有している。しかしながら、個体レベルでの優れたイメージング法であるのにも関わらず、現在のところ、生体分子の機能を可視化するMRIプローブの開発は、ほとんどなされていない。本研究では、生体分子の機能を可視化するためにGd^3+錯体を利用したMRIプローブの設計を行った。Gd^3+錯体は、水分子の水素原子核の縦緩和時間を減少させることにより、T1強調画像においてGd^3+錯体の位置している部位のシグナルを増強させる。さらに、生体高分子との相互作用により、分子運動が低下し縦緩和時間をさらに減少させることが知られている。そこで、Gd^3+錯体と酵素反応部位及び生体高分子(アルブミン)との相互作用部位から構成されるプローブの設計を行った。アルブミン相互作用部位は、酵素反応が起こるまでアルブミンと相互作用しないように酵素反応部位によりマスクした。そして、酵素を遺伝子発現のレポーターとして用いられるβ-ガラクトシダーゼとして酵素反応部位を設計した。その結果、酵素反応によりプローブの反応部位が解離しアルブミン相互作用部位が露出し、プローブがアルブミンと相互作用し水分子の水素原子核の縦緩和時間を減少することが示された。このように、NMR現象を用いて遺伝子発現を可視化することのできるプローブの作製に成功し、in vivoイメージングへの基盤技術が確立された。

可视化生物分子现场功能的技术在当前生命科学和医学领域起着重要作用。 MRI是一种非侵入性可视化生物体的方法之一，其特征是获得具有出色的组织对比的生物体层析成像图像，而无需辐射暴露。然而，尽管在个体水平上是一种出色的成像方法，但MRI探针的发展很少，它可视化生物分子的功能。在这项研究中，我们使用GD^3+复合物设计了MRI探针来可视化生物分子的功能。 Gd^3+复合物通过减少水分子氢核的纵向松弛时间，增强了GD^3+复合物位于T1加权图像中的位置的信号。此外，众所周知，与生物聚合物的相互作用减少了分子运动并进一步减少了纵向松弛时间。因此，设计了由GD^3+复合物，酶反应位点和与生物聚合物（白蛋白）的相互作用位点组成的探针。白蛋白相互作用位点被酶反应位点掩盖，因此直到发生酶促反应之前，它们才与白蛋白相互作用。然后，将酶反应位点设计为β-半乳糖苷酶，用作基因表达的报告基因。结果，结果表明，探针的反应位点被酶反应分离，暴露了白蛋白相互作用位点，并且探针与白蛋白相互作用，从而减少了水分子的氢核的纵向松弛时间。因此，我们成功地创建了一个可以使用NMR现象可视化基因表达的探针，并且已经建立了体内成像的基本技术。