Biochemistry of Flapping Fluorophores

研究代表者が独自に開発した羽ばたく分子群FLAPは、蛍光粘度プローブや蛍光フォースプローブとしての機能が開拓されてきたが、その高いポテンシャルにもかかわらず、応用対象は高分子などの材料に限られてきた。本プロジェクトを通し、Nilanjan Dey博士とともにFLAPの超分子・バイオ展開を推進し、以下の成果が得られた。1) FLAP骨格に窒素原子を導入した新規N-FLAPの溶液に対して銀イオンを作用させることで、およそ24時間にも渡って多段階の発光スペクトル変化（緑から消光を経て黄色、さらに橙色へとレッドシフト）が観測された。これはN-FLAPと銀イオンとの弱い配位性相互作用により、二量体から１次元鎖状錯体、さらに２次元シート構造へと超分子的な成長に伴う発光変化と考えられる。ナノレベルの分子設計でこのような長時間にわたって多段階発光変化を示す系を創出できたことは意義深い。ただし、溶媒中の水分と超分子成長過程に相関があるようで、水分量を厳密に測定しながら再現実験を行う必要がある。　2) HeLa細胞中に内在するグルタチオンを利用して、細胞外部から取り込ませたシクロオクタテトラエン前駆体を選択的に反応させることで、細胞内FLAP合成に成功した。グルタチオンは酸化ストレスに応じて酸化型と還元型の比率を変えることで知られる生体機能分子である一方で、FLAPは局所粘度の定量に用いることができるため、 夾雑系において複数の情報を引き出すことが期待できる。ただし現状では、合成したFLAPの蛍光量子収率が1%未満と低いため、細胞の自家蛍光との判別が難しく、FLAPの存在を確認するには細胞の破砕が必要である。今後、予め親水基を導入した前駆体を開発し、細胞内で合成したFLAPを利用して蛍光粘度イメージングへと応用する予定である。その他にも数多くの研究展開があった（報告参照）。

研究代表者が独自に開発した羽ばたく分子群FLAPは、蛍光粘度プローブや蛍光フォースプローブとしての機能が開拓されてきたが、その高いポテンシャルにもかかわらず、応用対象は高分子などの材料に限られてきた。本プロジェクトを通し、Nilanjan Dey博士とともにFLAPの超分子・バイオ展開を推進し、以下の成果が得られた。1) FLAP骨格に窒素原子を導入した新規N-FLAPの溶液に対して銀イオンを作用させることで、およそ24時間にも渡って多段階の発光スペクトル変化（緑から消光を経て黄色、さらに橙色へとレッドシフト）が観測された。これはN-FLAPと銀イオンとの弱い配位性相互作用により、二量体から１次元鎖状錯体、さらに２次元シート構造へと超分子的な成長に伴う発光変化と考えられる。ナノレベルの分子設計でこのような長時間にわたって多段階発光変化を示す系を創出できたことは意義深い。ただし、溶媒中の水分と超分子成長過程に相関があるようで、水分量を厳密に測定しながら再現実験を行う必要がある。　2) HeLa細胞中に内在するグルタチオンを利用して、細胞外部から取り込ませたシクロオクタテトラエン前駆体を選択的に反応させることで、細胞内FLAP合成に成功した。グルタチオンは酸化ストレスに応じて酸化型と還元型の比率を変えることで知られる生体機能分子である一方で、FLAPは局所粘度の定量に用いることができるため、 夾雑系において複数の情報を引き出すことが期待できる。ただし現状では、合成したFLAPの蛍光量子収率が1%未満と低いため、細胞の自家蛍光との判別が難しく、FLAPの存在を確認するには細胞の破砕が必要である。今後、予め親水基を導入した前駆体を開発し、細胞内で合成したFLAPを利用して蛍光粘度イメージングへと応用する予定である。その他にも数多くの研究展開があった（報告参照）。