阪大ら,光に応答した分子を細胞内で可視化

大阪大学と東京大学は,光照射によりアルキンへと変換される新しい化学構造を開発し,この構造を観察対象となる分子に修飾することで,光に応答した分子を細胞内で可視化することに成功した(ニュースリリース)。

これまで,生体内分子の機能を明らかにするために用いられてきた様々な標識手法のタグの中でも,アルキンは特に小さい構造をもち,標的生体分子の挙動に与える影響が少ないことが知られている。

そして,標識した分子の動態をより詳細に解析するため,特定の時空間内の分子のみを光刺激によって選択的に標識するという手法が広く使用されてきた。しかし,これまでに開発された光応答性のアルキンタグはジベンゾシクロオクチン(DBCO) 構造をもつため,細胞内のチオール基とランダムに反応してしまい,細胞内で分子標識に用いるのは困難だった。そのため,細胞内でも使用可能な光応答性のアルキンタグの開発が求められてきた。

研究グループではEschenmoser–Tanabe開裂反応の反応中間体に光分解性保護基を修飾することで,光照射によって細胞内でも利用可能なアルキンタグへと変換するタグ標識技術を開発した。

これによって生じるアルキンは末端アルキンであるため,細胞内のチオール基とは反応せず,標識のために後から導入するアジド基とのみ選択的に反応させることができる。

さらに,コレステロール分子にこの光機能化型タグを標識して実際に細胞内に導入することで,光照射依存的にコレステロール分子の細胞内分布を可視化することに成功し,細胞内での使用が可能であることが示された。

研究グループは,この技術は,光を照射した場所に存在した分子だけを選択的に可視化することができ,細胞内オルガネラ間や細胞間での分子の受け渡しといった,これまで可視化できなかった分子動態の解明やそれをターゲットとした創薬への応用が期待されるとしている。

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