ダイナミック・コンビ化学を用いたテーラーメイド型糖質バイオセンサーの開発

使用动态组合化学开发定制碳水化合物生物传感器

• 批准号: 04J06578
• 负责人: 中田 栄司
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J06578/
• 关键词: タンパク質エンジニアリング; Bio-orthogonalな有機化学; レシオメトリー; 蛍光性バイオセンサー; アフィニティーラベル化; 光アフィニティーラベル化; 化学修飾法; orthogonality; 蛍光性糖質バイオセンサー

我々が開発した「光アフィニティーラベル化後修飾法(P-PALM)」は、タンパク質の活性中心近傍に部位特異的に非天然分子を導入できる手法である。初めにその有用性を試した糖結合性タンパク質(レクチン)の一種であるコンカナバリンA(Con A)では、様々な人工分子を導入することで、目的の機能を付与した蛍光性バイオセンサーへと機能変換することに成功している。本年度は、我々がP-PALMで用いたチオール化学とは直交性(orthogonality)を有する高選択的アミノ基修飾法を開発し、これらを組み合わせることでそれぞれ単独では達成できない高機能化を達成できると考え、取り組んだ。具体的には、Con A一分子上に蛍光色素を二重修飾したCon A(AMCA-Fl-Con A)の調整に成功し、その機能評価をおこなった結果、Con Aの糖結合挙動をレシオメトリーで検出可能な蛍光性糖質バイオセンサーへと機能変換できたことを確認した。また、その特性を生かした様々な応用を検討し、糖切断酵素の反応追跡・細胞内・外における糖質のイメージングなどをおこなうことに成功している。この応用例は、従来の一分子の蛍光色素修飾では達成困難であり、本系のようにorthogonalityを有するタンパク質修飾法を併用することで初めて達成できる。本系はその有用性を示した先駆的な研究である(JACS 2005)。その他にも、ランタノイド金属が有する長い発光寿命を利用することで、長寿命かつレシオメトリーで糖認識挙動を検出可能なバイオセンサーの構築(ChemBioChem 2005)にも成功している。さらには、生体内環境下においても用途可能なBio-orthogonalityを有する有機化学としてシッフ塩基の交換反応を利用した「アフィニティーラベル化後修飾法(P-ALM)」を提案し、これをhCAII(JACS ASAP)やSH2 domainなどの蛋白質に対して適応し、人工機能化することにも成功している。特に、SH2 domainに対しては、夾雑蛋白質が多数存在する菌破砕溶液中においても高選択的に機能化することに成功しており、今後、様々な用途での利用が期待される。

I'm going to open the "P-PALM" method of post-chemical modification. This is a method of introducing non-natural molecules that are specific to the site near the active center of the substance. Initial usefulness test of sugar-binding properties of タンパク性(レクチン)の一kind of であるコンカナバリンA(Con A) Introducing artificial molecules and imparting functions to them The functional change of the optical properties has been successful. This year, I use P-PALM's chemical and orthogonality materials and have high-selected materials. The base modification method is を开発し、これらを组み合わせることでそれぞれ単onlyではachieved できないHigh functionality をachieved できるとtestえ, and took the りgroup んだ. Specifically, the adjustment of Con A (AMCA-Fl-Con A) by double modification of the photopigment on one molecule of Con A was successful, and the results of functional evaluation of Con A were as follows: Aのsugar-binding をレシオメトリーで検possible and な蛍photosaccharide バイオセンサーへと functional change できたことをconfirmationした.また、そのcharacteristicsを生かした様々な応用を検し、sugar-cutting enzyme reaction trace・Intracellular and extracellular glucose のイメージングなどをおこなうことに Success している.この応Use exampleは、従来の一moleculeの蛍Photopigment modificationではIt is difficult to achieve であり、本线のようにort Hogonality is achieved by using the quality modification method of Hogonality and using the Hogonality method. The usefulness of this department is shown in the first research project (JACS 2005).そのにも、ランタノイドmetalが有する长い発光人生をutilizationすることで、longlifeかつレChemBioChem 2005)にも成している.さらには、においても Possible uses in the biological environment Proposal for the use of base-exchange reaction reaction "Analysis post-chemical modification method (P-ALM)", hCAII (JACS ASAP)やSH2 domain protein is suitable and artificial functionalization is successful. Special, SH2 The domain name and protein are mostly present in the bacteria-breaking solution and the protein is highly selected. The functionalization of 択 has been successfully implemented, and I look forward to using it in the future.

项目成果

Double-modification of lectin using two distinct chemistries for fluorescent ratiometric sensing and imaging saccharides in test tube or in cell.

• DOI: 10.1021/ja052731a
• 发表时间: 2005-09
• 期刊: Journal of the American Chemical Society
• 影响因子: 15
• 作者: Eiji Nakata;Yoichiro Koshi;E. Koga;Y. Katayama;I. Hamachi

Luminescent Saccharide Biosensor Using Lanthanide-bound Lectin Labeled with Fluorescein

使用荧光素标记的镧系元素结合凝集素的发光糖生物传感器

• 发表时间: 2005
• 期刊: ChemBioChem 6
• 作者: Nonami A;Taketomi T;Kimura A;Saeki K;Takaki H;et al.;Hiroki Tanaka;Hiroki Tanaka et al.;Hiroki Tanaka;Yuji Sugihara et al.;Hiromichi Tsumori et al.;Hiromichi Tsumori et al.;Yuji Sugihara et al.;津守博通 ら;中田大司ら;E.Nakata et al.;Y.Koshi et al.
• 通讯作者: Y.Koshi et al.