求核付加・解離平衡に基づく多色・多機能な超解像蛍光イメージングプローブ群の開発

基于亲核加成/解离平衡的多色多功能超分辨荧光成像探针的研制

• 批准号: 16J08291
• 负责人: 両角 明彦
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J08291/
• 关键词: 蛍光プローブ; 超解像イメージング; キサンテン系色素; グルタチオン; 求核付加・解離

SMLMは蛍光色素を確率的に明滅させることで超解像蛍光画像を構築する技術である。本研究では、細胞内グルタチオン（GSH）の求核付加・解離平衡という新規明滅原理に基づく多色・多機能なSMLM用色素の開発を行う。昨年度までに、2種の候補色素骨格CP550およびSiP650を見出し、固定細胞および生細胞において、SMLMへの応用を達成した。本年度は主に下記2項目に取り組んだ。１．CP550の応用範囲の拡張：まず、タンパク質タグであるSNAP-tagの基質となる部分構造を付与した誘導体を新たに合成し、評価した。その結果、生細胞内の観察対象の特異的標識および超解像観察を達成した。生細胞における標識手段としてSNAP-tagを利用可能としたことで、本色素および本研究の有用性がより強く示された。さらに、今後の実用上も重要な複数の応用実験・解析例を示した。第一に、先行研究のHMSiRと併用しての2色観察を行った。このような自発明滅型色素による生細胞2色SMLMは、本研究によって初めて実現可能となった。第二に、経時観察に関して、データの取得から解析までの方法論を確立し、様々な時間スケールでその実例を示した。２．photoactivatable型色素に関する検討：可視光刺激によりGSHの解離、すなわち蛍光性状態分子の生成を促進（photoactivate）できる色素分子の開発と応用を試みている。キサンテン環を拡大した候補色素を新たに数種類合成し、GSHとの親和性および反応性、また光応答挙動とそのGSH濃度依存性を評価した。その結果、当該蛍光色素がphotoactivatable型のSMLM用蛍光色素として、あるいはGSH付加反応の速度からGSH濃度を定量できる分子ツールとして応用されうることが示唆された。今後は溶液条件や照射光条件等の因子も考慮しながら、応用の可能性や方向性を検討していく。

SMLM is a technology for the construction of ultra-resolution optical images. In this paper, we study the development of pigment for SMLM based on the principle of dissociation equilibrium in intracellular GSH. In the past year, two candidate pigments CP550 and SiP650 were found, fixed cells and living cells were found, and SMLM was used. This year's main record of 2 items selected 1. CP550 's application model and structure are described in detail. The result is that the specific identification of the target and the super-resolution of the target are achieved. The use of SNAP-tags in the identification of living cells is a strong indication of the usefulness of this study. Now, in the future, it is important to use multiple examples of application analysis. The first, advanced research and HMSiR and the second color detection This study was conducted to investigate the possibility of self-extinction of pigment in SMLM cells. Second, the methodology for the acquisition and analysis of data is established and examples of data acquisition and analysis are shown. 2. Photoactivatable pigment: visible light stimulation, GSH dissociation, photoactivation, development and application of pigment molecules A new type of pigment, GSH affinity and GSH concentration dependence were evaluated. As a result, when the fluorescent pigment is photoactivatable, the reaction rate of GSH is increased, and the concentration of GSH is quantified. In the future, factors such as solution conditions and irradiation conditions should be considered, and the possibility of use and directivity should be discussed.

项目成果

Development of spontaneously blinking fluorophores based on nucleophilic addition of intracellular glutathione for super-resolution imaging

基于细胞内谷胱甘肽亲核添加的自发闪烁荧光团的开发用于超分辨率成像

• 发表时间: 2019
• 作者: Shin-nosuke Uno;Mako Kamiya;Akihiko Morozumia;Yasuteru Urano;両角明彦，神谷真子，宇野真之介，梅澤啓太郎，吉原利忠，飛田成史，浦野泰照;両角明彦
• 通讯作者: 両角明彦

細胞内グルタチオンの求核付加・解離平衡に基づく超解像蛍光イメージングプローブの開発

基于细胞内谷胱甘肽亲核加成/解离平衡的超分辨荧光成像探针的研制

• 发表时间: 2017
• 期刊: バイオイメージング
• 作者: Shin-nosuke Uno;Mako Kamiya;Akihiko Morozumia;Yasuteru Urano;両角明彦，神谷真子，宇野真之介，梅澤啓太郎，吉原利忠，飛田成史，浦野泰照
• 通讯作者: 両角明彦，神谷真子，宇野真之介，梅澤啓太郎，吉原利忠，飛田成史，浦野泰照

A green-light-emitting, spontaneously blinking fluorophore based on intramolecular spirocyclization for dual-colour super-resolution imaging

• DOI: 10.1039/c7cc07783a
• 发表时间: 2018-01-04
• 期刊: CHEMICAL COMMUNICATIONS
• 影响因子: 4.9
• 作者: Uno, Shin-nosuke;Kamiya, Mako;Urano, Yasuteru
• 通讯作者: Urano, Yasuteru