自然共生システム学講座

環境分析化学分野

Environmentally Benign Systems

Environmental Analytical Chemistry

Development of Chemical Motifs for Environmental and BiochemicalAnalysis

教授

星野 仁

Professor

Hitoshi Hoshino

研究成果
1．自 己組織化ランタニド錯体の磁気共鳴イメージング
（MRI）
への展開

これは速度論的に安定で生体内で解離せず、2.5 個の配位

Associate Professor

Assistant Professor

Nobuhiko Iki

升谷 敦子

Atsuko Masuya

相互作用を解析した。まず平衡混合物中の遊離 Tb3TCAS2と HSA-Tb3TCAS2 複合体をキャピラリー電気泳動（CE）☆受賞

で分離定量し、結合定数 Kb を 1.7 × 106 M-1、解離反応速・日本分析化学会東北支部、東北分析化学奨励賞「ビス（o-度 定 数 kd を 8.5 × 10 s と 算 出 し た。 得 ら れ た Kb をジイミノベンゾセミキノナト）白金（Ⅱ）の溶液環境・イGd3TCAS2-HSA 系 に あ て は め る と 血 中 で Gd3TCAS2 はオン認識機能の創発」升谷敦子-4-1

HSA に定量的に結合していることがわかる。一方 kd は半・第 3回 CSJ 化学フェスタ、優秀ポスター発表賞「白金（Ⅱ）

減期 20min に相当し、通常のイムノアッセイの B/F 分離ジラジカル錯体の酸化還元応答に基づくミクロ環境精密時間に比し十分に安定と言える。Tb3TCAS2 による HSA認識能を利用した近赤外吸収プローブ」田村昂作（D2）の蛍光消光解析から、Tb3TCAS2 の結合サイトを発蛍光部

・International Symposium for the 70th Anniversary of

位から Trp-214 から 2nm 付近に位置する Lys-475 または

the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan,Lys-351 と特定した（Figure 2）。
（日本分析化学会第 62 年

P o s t e r A w a r d , “ B i o c o n j u g a t i o n o f T b（Ⅲ）

会、他）

-Thiacalixarene Complex with Proteins Analyzed with
Capillary Electrophoresis,” 馬場 諒（M2）3．微小疎水空孔サイズを認識するプローブの開発

・第 33 回キャピラリー電気泳動シンポジウム、優秀ポス

ジラジカル -Pt（Ⅱ）錯体⑴を近赤外（NIR）吸収プローブ、ター賞「金属置換炭酸脱水酵素 - スルホンアミド阻害剤

センシング、イメージングへ展開している。今回 1 の酸化複合体のアフィニティー CE 分離を用いる熱力学的安定性の解析」佐藤陽介（M1）は ,Gd3TCAS2 の構造が剛直であり、遷移状態で Gd の配位二量体 2 の生成を抑制する目的で環状化合物シクロデキス構造変化が困難となるためと考えた。今後 kex の小ささをトリン（CD）への包接挙動を調べたところ、そのサイズに活用し、Ln3TCAS2 の PARACEST 試薬としての展開を図よって対照的な挙動を示すことを発見した（Figure 3）。

る。（第 41 回日本磁気共鳴医学会大会、他）

即ちβ -CD（空孔径 ca. 6.2Å）とは 1:2（=1:CD）の包接体を形成し NIR 吸収を示す。γ -CD（ca. 8.0Å）の場合、むチアカリックスアレーン（TCAS）は水溶液中でランタニド（Ln Ⅲ ）と自己組織的に多核錯体 Ln3TCAS2 を与える。

助教

壹岐 伸彦

Environmentally Benign Systems

The aim and goal of this division are to develop analytical and measurement methods, which serve as anessential technology to ensure public security via environmental assessment and integrity.   The analyticaltechnique of future will fulfill requirements such as ⑴ assessment of environment and safety, ⑵ support for healthand medical treatment, and ⑶ accessibility of residents and citizens, and therefore will be designed on the basisof conditions such as（a）Real-life,（b）Real-time, and（c）Real-opportunity. Obviously sophistication of precisemade analytical instrument is not the only solution to satisfy these requirements.  We believe that breakthroughin analytical technology will be brought by development and application of chemical motifs capable of recognizing
materials and by establishing methodology for separation/preconcentration and detection/determination methods
for materials of environmental importance.  Among such chemical motifs that we studied this year, three examples
will be described:
1. Proton relaxivity of kinetically inert multi-nuclear complex, Gd3TCAS2,  formed by self-assembly of gadolinium（Ⅲ）
arene-p-tetrasulfonate（TCAS）in aqueous solutions.
and thiacalix［4］2. Thermodynamic and kinetic stability of  Ln3TCAS2-protein conjugates.
3. A molecular probe for recognizing the size of hydrophobic cavities based on near-infrared absorbing diradicalPt（Ⅱ）complexes.

准教授

自然共生システム学講座

新しい化学分析モチーフとその環境系・生体系物質計測への展開

2．自己組織化ランタニド錯体とタンパク質との相互作用

しろ酸化二量化が促進され、1:1（=2:CD）包接体を生成し、解析

NIR 吸収を消失させる。このことは錯体 1 の NIR 吸収をプ水分子を有することから緩和能 r1 が大きいと期待できる。

Ln3TCAS2 をイムノアッセイやイメージングプローブとローブに疎水空孔のサイズを認識できることを示していそこで Gd3TCAS2 の r1 や配位水交換速度 kex を測定した。

して用いる際、機能性タンパクへ結合させる。このときる。実際本系を用いて HSA とα - キモトリプシンの疎水r1 は既存の MRI コントラスト剤のものを上回った（Figure

Ln3TCAS2 がタンパクのどの部位に対してどれほど大きな空孔サイズの識別に成功した。
（Chem. Commun.）1）。 一 方 ヒ ト 血 清 ア ル ブ ミ ン（HSA）4.5% 存 在 下、熱力学・速度論的安定性で結合するか、という情報が重要

Gd3TCAS2 は定量的に HSA と結合するが r1 はほぼ変わらとなる。そこでモデルとして Tb3TCAS2-HSA 系を対象にず、MS-325 でみられる増大効果は生じなかった。HSA結合時、回転相関時間ではなく kex が r1 を支配する。実際
kex は 2.7 × 104 s-1（25°C）となり、MS-325 の場合（5.9× 106 s-1, 25°C）を下回った。kex がこれほど小さいの

Figure 3 The diradical-platinum（Ⅱ）complex distinguishes the cavity sizes of β- and γ -cyclodextrins by switching the near-infrared absorption, providing a probeto identify the size of hydrophobic cavities of proteins.

Figure 1 Gd Ⅲ complexes and the relaxivities, r1.

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Coexistence Activity Report 2013

Figure 2 Binding site of Tb3TCAS2 to HSA determined by fluorescence quenchingof Trp-214 and positions of positively charged side chains.

アクティビティレポート 201329