超高速時間分解計測・高度計算科学による酵素内反応追跡に向けた化合物最適化技術開発

光照射によりホタルルシフェリン（以下、ルシフェリンとする）を生成するケージドルシフェリンは、生体内in vivoイメージングへの応用が期待される。この光照射型ケージドルシフェリンに対して、光照射によるケージド基開裂過程の詳細を明らかにし、ケージド化合物の評価方法を確立するためには、高純度の結晶が必要である。当研究室にて独独自に開発したケージドルシフェリン7-diethylaminocoumarin-4-yl)methyl-caged D-luciferin (DEACM-ケージドルシフェリン)に対して、純度測定・吸収測定・光解離実験を行う必要があるため、まず、DEACM-ケージドルシフェリン合成方法の改良を試みた。その結果、これまでよりも多く（112mg）、さらに、純度の高い(約96%)化合物の合成に成功した。2021年度に、標準的なホタル生物発光の発光量子収率は41%であること、および、発光量（生物発光スペクトルのスペクトル積算値）からルシフェリン の分子数を見積もることができることを示した。そこで2022年度は上記の生物発光方法を利用し、光照射したDEACMケージドルシフェリンから生成したD-ルシフェリンの分子数を定量した。照射光には、水銀ランプと405nmおよび325nmのフィルターを組み合わせ、405nmと325nmの光を用いた。DEACMケージドルシフェリンから生成したD-ルシフェリン分子数と光照射時間の関係から、光開裂を定量的に示す物理量である光開裂量子収率および光開裂断面積を決定した。その結果、DEACMケージドルシフェリンの光開裂量子収率は325 nm光照射の場合5.41×10-4、405 nm であり光照射の場合6.23×10-5 であることがわかった。すなわち、ケージド化合物の定量的な評価方法を確立することができた。

光照射によりホタルルシフェリン（以下、ルシフェリンとする）を生成するケージドルシフェリンは、生体内in vivoイメージングへの応用が期待される。この光照射型ケージドルシフェリンに対して、光照射によるケージド基開裂過程の詳細を明らかにし、ケージド化合物の評価方法を確立するためには、高純度の結晶が必要である。当研究室にて独独自に開発したケージドルシフェリン7-diethylaminocoumarin-4-yl)methyl-caged D-luciferin (DEACM-ケージドルシフェリン)に対して、純度測定・吸収測定・光解離実験を行う必要があるため、まず、DEACM-ケージドルシフェリン合成方法の改良を試みた。その結果、これまでよりも多く（112mg）、さらに、純度の高い(約96%)化合物の合成に成功した。2021年度に、標準的なホタル生物発光の発光量子収率は41%であること、および、発光量（生物発光スペクトルのスペクトル積算値）からルシフェリン の分子数を見積もることができることを示した。そこで2022年度は上記の生物発光方法を利用し、光照射したDEACMケージドルシフェリンから生成したD-ルシフェリンの分子数を定量した。照射光には、水銀ランプと405nmおよび325nmのフィルターを組み合わせ、405nmと325nmの光を用いた。DEACMケージドルシフェリンから生成したD-ルシフェリン分子数と光照射時間の関係から、光開裂を定量的に示す物理量である光開裂量子収率および光開裂断面積を決定した。その結果、DEACMケージドルシフェリンの光開裂量子収率は325 nm光照射の場合5.41×10-4、405 nm であり光照射の場合6.23×10-5 であることがわかった。すなわち、ケージド化合物の定量的な評価方法を確立することができた。