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。

We have developed a new method for introducing unnatural molecules into the active site of a protein called P-PALM. The utility of the first test is to test the sugar binding property of the first test. The first test is to test the sugar binding property of the first test. The first test is to test the sugar binding property of the first test. The first test is to test the sugar binding property of the first test. The second test is to test the sugar binding property of the first test. The first test is to test the sugar binding property of the first test. The second test is to test the sugar binding property of the first test. The first test is to test the sugar binding property of the first test. The second test is to test the sugar binding property of the first test. The third test is to test the sugar binding property of the first test. The third test is to test the sugar binding property of the first test. The fourth test is to test the sugar binding property of the first test. The third test is to test the sugar binding property of the first test. The fourth test is to test the sugar binding property of the first test. The fourth test is to test the sugar binding property of the first test. The fourth test is to test the sugar binding property of the first test. The fourth test is to test the This year, P-ALM has developed a highly selective and highly functional approach to chemistry. Specifically, Con A was successfully adjusted by double modification of Con A (AMCA-Fl-Con A) on one molecule, and its function was evaluated. As a result, Con A's sugar-binding activity was confirmed. In addition, the characteristics of the enzyme were studied successfully by reverse transcription of sugar cutting enzymes, intracellular and extracellular sugar cutting enzymes. This is the first time that a molecule has been modified with a fluorescent pigment. This system is useful to demonstrate the prior research (JACS 2005). Other metals have long light-emitting lifetimes, which can be used to detect possible changes in sugar perception and to construct successful solutions (ChemBioChem 2005). In this paper, we propose a new method for the synthesis of hCAII (JACS ASAP) and SH2 domain proteins, which is called "P-ALM," and which is a successful method for the synthesis of proteins by artificial functionalization of hCAII and SH2 domain proteins. In particular, SH2 domain related proteins are present in most bacterial solutions, and highly selective functionalization is expected to be successful in future applications.

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.