ホタル発光系における特異的発光を示す新規ルシフェリンアナログの構造活性相関研究

高感度なイメージング材料の創製にあたって、高輝度で長波長の発光を示す発光材料の合成が必要である。そこで本年度も高輝度化と長波長化の2つのアプローチで研究を行った。・アリル基の導入による発光波長の長波長化ルシフェリンアナログにアリル基を導入することで、10～40 nmの長波長化シフトが起こることが明らかとなった。その結果、685 nmの発光波長を示すアナログAと690 nmの発光波長を示すアナログBの合成に成功した。これらの化合物において、in vivoイメージング実験を行ったところ、天然のD-Luciferinや当研究室で開発されたAkaLumineよりも有用な結果を得ることは出来なかった。長波長化により生体透過性は高まっていると思われるが、構造の改変による輝度の低下が感度の低下の大きな要因であると考えられる。今後、後述の高輝度化の技術や、酵素改変による輝度向上を目指していく必要がある。・反応中間体の合成による発光特性の評価ホタルの生物発光はアデニル化と酸素化の2段階の反応で起きていることが知られている。この1段階目のアデニル化の反応速度は遅く律速であるため、発光輝度低下の要因となっている。そこでホタルルシフェリンの発光中間体である、アデニル化ルシフェリン（AMP化体）を人工的に合成し、発光反応をさせることで反応速度が飛躍的に向上し単位時間あたりの輝度が1000倍近く向上することが知られている。また、このAMP化体を他のヌクレオチドに改変しても発光活性が失われないことも明らかとなっている。そこで、様々なヌクレオチドや糖と天然ルシフェリンの発光中間体アナログを合成し、その発光活性を明らかとした。いずれの化合物との中間体アナログも発光活性を持つことが明らかとなった。これらの反応中間体は非常に不安定であるため、構造改変による安定化を目指していく。

高感度なイメージング材料の創製にあたって、高輝度で長波長の発光を示す発光材料の合成が必要である。そこで本年度も高輝度化と長波長化の2つのアプローチで研究を行った。・アリル基の導入による発光波長の長波長化ルシフェリンアナログにアリル基を導入することで、10～40 nmの長波長化シフトが起こることが明らかとなった。その結果、685 nmの発光波長を示すアナログAと690 nmの発光波長を示すアナログBの合成に成功した。これらの化合物において、in vivoイメージング実験を行ったところ、天然のD-Luciferinや当研究室で開発されたAkaLumineよりも有用な結果を得ることは出来なかった。長波長化により生体透過性は高まっていると思われるが、構造の改変による輝度の低下が感度の低下の大きな要因であると考えられる。今後、後述の高輝度化の技術や、酵素改変による輝度向上を目指していく必要がある。・反応中間体の合成による発光特性の評価ホタルの生物発光はアデニル化と酸素化の2段階の反応で起きていることが知られている。この1段階目のアデニル化の反応速度は遅く律速であるため、発光輝度低下の要因となっている。そこでホタルルシフェリンの発光中間体である、アデニル化ルシフェリン（AMP化体）を人工的に合成し、発光反応をさせることで反応速度が飛躍的に向上し単位時間あたりの輝度が1000倍近く向上することが知られている。また、このAMP化体を他のヌクレオチドに改変しても発光活性が失われないことも明らかとなっている。そこで、様々なヌクレオチドや糖と天然ルシフェリンの発光中間体アナログを合成し、その発光活性を明らかとした。いずれの化合物との中間体アナログも発光活性を持つことが明らかとなった。これらの反応中間体は非常に不安定であるため、構造改変による安定化を目指していく。