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

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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。