JPWO2010027108A1 - 蛍光性糖誘導体化合物及びそれを用いるセンサー - Google Patents

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Abstract

本発明は、糖結合タンパク質を簡便、迅速、高感度に検出する方法、及び、検出に必要な蛍光性化合物を提供する。具体的には、本発明は、直接若しくは適当なリンカーを介して糖鎖を結合した共役構造を持つ分子に、糖結合タンパク質を作用させると、糖結合タンパク質の無い場合に比べて蛍光の強度が著しく強くなることを利用した糖結合タンパク質の検出方法に関する。

Description

本発明は、糖結合タンパク質を標的とし、これらを高感度、迅速かつ簡便に検出出来る標的検出方法並びに該標的検出に好適に用いられる標的検出材料に関する。
病原物質、生体物質等に含まれる糖結合タンパク質を標的とする検出方法として、標的検出用物質に糖鎖を含む構造を導入し、標的と糖鎖との間の相互作用を計測する手法が従来から知られている。しかし、糖鎖自体は通常のUV−Vis領域に吸収や蛍光を示さず、また、導電性等の計測容易な性質も持たないため、糖鎖−タンパク質相互作用の検出には、表面プラズモン共鳴、電気化学測定法、水晶振動子マイクロバランス測定法、原子間力顕微鏡、電界効果トランジスタ等を用いた精密な測定が必要であり、そのために特殊な装置を必要とする点に問題点を有している。
このような特殊な装置の必要性に関わる問題点を回避する方法として、UV−Vis吸収を示す構造を糖鎖に導入し、一般的な分光光度法により検出しようとする方法が研究されている。例えば、Journal of the American Chemical Society、2001年、123巻、p.8226;Langmuir、2003年、19巻、p.7141;Biochmica et Biophysica Acta、2006年、636号、p.1760では金ナノ粒子表面を糖鎖で修飾した材料、Bioconjugate Chemistry、2007年、18巻、p.146ではCdS‐ZnS量子ドットを糖鎖で修飾した材料、Bioconjugate Chemistry、2000年、11巻、p.777;Science、1993年、261巻、p.585;Journal of the American Chemical Society、1993年、115巻、p.1146;Langmuir、1997年、13巻、p.5049;Langmuir、1997年、13巻、p.6524ではパイ共役系ポリマーの側鎖基に糖鎖を導入した材料を用いて、タンパク質の検出を色(可視領域)の変化として観測する方法が報告されている。しかし、これらの方法では、現実的には、吸光度や吸収波長の変化を観測することになるため、懸濁あるいは着色したサンプル溶液をそのまま測定することが困難であり、比較的高濃度の検出標的分子が必要であり、更に、検出に数十分から数時間の時間を要するのが通常であり、検出感度や迅速性に問題がある。
UV−Vis吸収を利用した検出の上記のような問題点を回避する方法として、蛍光を示す構造を糖鎖に導入し、蛍光強度の変化によって検出しようとする研究も行われてきた。例えば、Journal of the American Chemical Society、2004年、126巻、p.13343;Chemical Communications、2005年、p.1273;Bioconjugate Chemistry、2006年、17巻、p.575;Biomacromolecules、2006年、7巻、p.2470;Journal of the American Chemical Society、2008年、130巻、p.6952では発光性の共役高分子の側鎖に糖鎖を導入した材料を用いて、Chemical Communications、2003年、p.1250では周辺に糖鎖を導入した金属錯体を用いて、タンパク質との相互作用を蛍光強度の低下で検出する方法が報告されている。しかし、蛍光強度の低下で検出しようとするこれらの方法は、いわばタンパク質との相互作用によって蛍光のスイッチが消される、いわばターンオフ型の検出方法であると言えるが、タンパク質との相互作用によってスイッチが完全に消されるわけではなく、蛍光強度の低下の程度は相互作用の無い場合の40〜60%であり、この程度の蛍光強度の低下を測定するには、精密な蛍光光度計による厳密な測定を必要とし、感度面や簡便性に問題を抱えている。
検出手段として蛍光を用いる別の方法として、タンパク質を蛍光性物質で修飾するいわゆる蛍光プローブを用い、糖鎖との相互作用による蛍光の強度変化を観測して検出しようとする方法も提案されている。しかし、この場合にも、蛍光強度の変化を測定するには、先と同様、精密な蛍光光度計による厳密な測定を必要とし、迅速性や簡便性に問題を抱えている(例えば、特開2000−338044号公報参照)。
本発明は、標的に前処理を必要とせず、迅速、高感度、高選択的に糖結合タンパク質を検出でき、裸眼でも容易に判定可能な標的検出方法並びに該標的検出に好適に用いられる標的検出材料を提供することを課題とする。
本発明者らは、リン原子を含む共役分子の吸収・発光機能について研究中に、当該共役分子に糖鎖を導入し、糖結合タンパク質であるレクチンと接触させると、先に述べたような蛍光強度の低下ではなく、蛍光強度が著しく増大するという興味ある事実、すなわち、糖結合タンパク質との相互作用によって強い蛍光のスイッチが入る、いわばターンオン型の検出方法の端緒を見いだした。そこで、この意外な結果に基づいて更に鋭意研究の結果、糖鎖を導入した各種の共役分子が同様なターンオン型挙動を示すことも見いだし、これらの知見に基づいて本発明を完成させるに至った。
本発明は、以下の[1]〜[33]を提供する。
[1] 一般式(1)
(S−S−S−S−S−S−AB (1)
[式中、Sは糖の構造の1個の水酸基から水素原子を除いた残基を表わし、S、S、S、S、Sは、独立に、存在しないか、又は、糖構造から1個の水酸基を除くと共にもう1個の水酸基から水素原子を除いた残基を表わし、S、S、S、S、S、Sは互いにグリコシド結合で繋がった糖鎖構造を形成しており、Aは、存在しないか、又は、酸素原子を含んでいてもよい炭素数2以上6以下の2価の有機基を表わし、Bは光照射により蛍光を発する蛍光性化合物からn個の水素原子を除いた残基を表し、該残基は炭素数7以下の置換基で置換されていてもよく、Aが存在する場合のmは6以下の正の整数を表し、nは12以下の正の整数を表す。S、S、S、S、Sは互いに同じであっても異なっていてもよい。1個の水酸基から水素原子を除くことでSとなる母体の糖の構造(以下、Sの母体の糖の構造、又は、単に、母体の糖の構造という。)は、1個の水酸基を除くと共にもう1個の水酸基から水素原子を除くことでそれぞれS、S、S、S、Sとなる母体の糖の構造(以下、S〜Sの母体の糖の構造、又は、単に、母体の糖の構造という。)と互いに同じであっても異なっていてもよい。]で表わされることを特徴とする蛍光性糖誘導体化合物。
[2] Sの母体の糖の構造が、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、アロース、タロース、プシコース、グロース、イドース、ソルボース、リボース、リキソース、キシロース、アピオース、デオキシグルコース、デオキシマンノース、デオキシガラクトース、デオキシアロース、デオキシタロース、デオキシリボースである、[1]記載の蛍光性糖誘導体化合物。
[3] S、S、S、S又はSが存在しない、[1]記載の蛍光性糖誘導体化合物。
[4] S、S、S、S、Sの母体の糖の構造が、それぞれ独立に、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、アロース、タロース、プシコース、グロース、イドース、ソルボース、リボース、リキソース、キシロース、アピオース、デオキシグルコース、デオキシマンノース、デオキシガラクトース、デオキシアロース、デオキシタロース、デオキシリボースのである、[1]記載の蛍光性糖誘導体化合物。
[5] Aが存在しない、[1]記載の蛍光性糖誘導体化合物。
[6] AがCHCHOである、[1]記載の蛍光性糖誘導体化合物。
[7] n個の水素原子を除くことでBとなる母体の蛍光性化合物が、共役構造からなる蛍光性化合物である、[1]記載の蛍光性糖誘導体化合物。
[8] n個の水素原子を除くことでBとなる母体の蛍光性化合物が、一般式(2)
(式中、Rは炭素数6以下の飽和炭化水素基又は炭素数12以下の不飽和炭化水素基を示し、炭素数7以下の置換基で置換されていてもよい。)である、[1]記載の蛍光性糖誘導体化合物。
[9] n個の水素原子を除くことでBとなる母体の蛍光性化合物が、一般式(3)
(式中、R及びRは炭素数6以下の飽和炭化水素基又は炭素数12以下の不飽和炭化水素基を示し、互いに同じであっても異なっていてもよく、また、炭素数7以下の置換基で置換されていてもよい。)である、[1]記載の蛍光性糖誘導体化合物。
[10] 一般式(1)
(S−S−S−S−S−S−AB (1)
(式中、S、S、S、S、S、S、A、B、m及びnは前記と同じ意味を表す。)で表わされる化合物を検出材料として用いることを特徴とする、検出標的の検出方法。
[11] 検出標的が糖結合タンパク質を含む物質である、[10]記載の検出方法。
[12] 検出手段として蛍光の変化を利用する、[10]又は[11]記載の検出方法。
[13] 検出標的と相互作用可能な検出材料であって、検出標的と相互作用していない時には光照射によりそれ自身電子励起されても蛍光を実質的には発せず、若しくは、検出標的と相互作用していなくても光照射によりそれ自身電子励起されて蛍光を発し、検出標的と相互作用している時には光照射により電子励起されて蛍光を発し、検出標的と相互作用している時に発する蛍光の強度が検出標的と相互作用していない場合の蛍光の強度より大きくなる検出材料を用いることを特徴とする検出標的の検出方法。
[14] 検出材料として一般式(1)
(S−S−S−S−S−S−AB (1)
(式中、S、S、S、S、S、S、A、B、m及びnは前記と同じ意味を表す。)で表わされる化合物を用いる、[13]記載の検出方法。
[15] 検出標的が糖結合タンパク質を含む物質である、[13]又は[14]記載の検出方法。
[16] 糖結合タンパク質を含む物質と蛍光性の検出材料の相互作用を利用した糖結合タンパク質を含む物質の検出方法であって、糖鎖で置換された蛍光性検出材料を蛍光性の検出材料として用いることを特徴とする糖結合タンパク質を含む物質の検出方法。
[17] 検出材料として一般式(1)
(S−S−S−S−S−S−AB (1)
(式中、S、S、S、S、S、S、A、B、m及びnは前記と同じ意味を表す。)で表わされる化合物を用いる、[16]記載の検出方法。
[18] 含水溶液中で実施する、[10]〜[17]のいずれか1つに記載の検出方法。
[19] 含水溶液が緩衝剤を含む含水溶液である、[18]記載の検出方法。
[20] 緩衝剤がリン酸緩衝剤、トリス緩衝剤、トリス塩酸緩衝剤である、[19]記載の検出方法。
[21] 含水溶液中で、糖結合タンパク質を活性化する薬剤の存在下に実施する、[11]〜[20]のいずれか1つに記載の検出方法。
[22] 含水溶液が緩衝剤を含む含水溶液である、[21]記載の検出方法。
[23] 緩衝剤がリン酸緩衝剤、トリス緩衝剤、トリス塩酸緩衝剤である、[22]記載の検出方法。
[24] 糖結合タンパク質と[1]〜[9]のいずれか1つに記載の化合物とから構成される凝集体。
[25] 糖結合タンパク質と[1]〜[9]のいずれか1つに記載の化合物とを含水溶液中で反応させることにより調製された、[24]記載の凝集体。
[26] 含水溶液が緩衝剤を含む含水溶液である、[25]記載の凝集体。
[27] 緩衝剤がリン酸緩衝剤、トリス緩衝剤、トリス塩酸緩衝剤である、[26]記載の凝集体。
[28] 含水溶液中で、糖結合タンパク質を活性化する薬剤の存在下に反応させることにより調製された、[25]〜[27]のいずれか1つに記載の凝集体。
[29] 請求項24に記載の凝集体からの蛍光を観測することからなる糖結合タンパク質の検出方法。
[30] 凝集体からの蛍光が[1]〜[9]のいずれか1つに記載の化合物自身からの蛍光より強度が増大することを利用した、[29]記載の検出方法。
[31] 蛍光の観測を含水溶液中で実施する、[29]又は[30]記載の検出方法。
[32] 含水溶液が緩衝剤を含む含水溶液である、[31]記載の検出方法。
[33] 緩衝剤がリン酸緩衝剤、トリス緩衝剤、トリス塩酸緩衝剤である、[32]記載の検出方法。
発明の効果
本発明の一般式(1)で示される蛍光性糖誘導体化合物は、既知の反応手法を準用して容易に合成することが出来、分離精製もクロマトグラフィーや再結晶により行うことが出来る。また、一般式(1)で示される蛍光性糖誘導体化合物自身が示す蛍光に比べ、糖結合タンパク質との選択的な相互作用や凝集体形成により飛躍的に強い蛍光を示すため、糖結合タンパク質を含む物質を迅速、高感度に検出するための材料として有用であり、かつ、オンサイトでの検出も簡便に行うことが出来るため、実用技術として極めて有用である。
図1は、式(17)の化合物にConAを加えた際の蛍光強度の変化を示す(励起波長=370nm)。
図2は、式(17)又は(21)の化合物にConAを加えた際の500nmにおける蛍光の強度増大へのConA濃度の影響(励起波長=370nm、I=ConAを加える前の初期強度、I=ConAを加えた際の強度)を示す。○は式(17)の化合物にConAを加えた場合、×は式(21)の化合物にConAを加えた場合の蛍光強度の初期強度に対する変化を示す。
図3は、式(17)の化合物にConAを加えた際の蛍光強度変化の経時変化(励起波長:370nm)を示す。式(17)の化合物の濃度17.8μM、ConA濃度8.0μMで行った実験を示す。
図4は、式(21)の化合物にPNAを加えた際の蛍光強度の変化を示す(励起波長=370nm)。
図5は、式(17)又は(21)の化合物にPNAを加えた際の500nmにおける蛍光の強度増大へのPNA濃度の影響(励起波長=370nm、I=PNAを加える前の初期強度、I=PNAを加えた際の強度)を示す。○は化合物21にPNAを加えた場合、×は式(17)の化合物にPNAを加えた場合の蛍光強度の初期強度に対する変化を示す。
図6は、式(25)の化合物にConAを加えた際の蛍光強度の変化を示す(励起波長=320nm)。
図7は、式(25)の化合物にConAを加えた際の460nmにおける蛍光の強度増大へのConA濃度の影響(励起波長=320nm、I=ConAを加える前の初期強度、I=ConAを加えた際の強度)を示す。
図8は、式(29)の化合物にConAを加えた際の蛍光強度の変化を示す(励起波長=320nm)。
図9は、式(29)の化合物にConAを加えた際の470nmにおける蛍光の強度増大へのConA濃度の影響(励起波長=320nm、I=ConAを加える前の初期強度、I=ConAを加えた際の強度)を示す。
図10は、式(36)の化合物(濃度=7.3μM)にConAを加えた際の蛍光強度の変化(励起波長=300nm)を示す。
図11は、式(36)の化合物にConAを加えた際の450nmにおける蛍光の強度増大へのConA濃度の影響(励起波長=300nm、I=ConAを加える前の初期強度、I=ConAを加えた際の強度)を示す。
図12は、式(40)の化合物にConAを加えた際の蛍光強度の変化(励起波長=312nm)を示す。
図13は、式(17)の化合物によるハンディUVランプによるConAの検出を示す。左は実施例6で調製した塩含有緩衝液に式(17)の化合物のみを溶解させた試験液[式(17)の化合物の濃度は19μM]であり、右は実施例6で調製した塩含有緩衝液に式(17)の化合物を溶解させた溶液にConAを加え10分間攪拌した試験液[式(17)の化合物の濃度は19μM、ConAの濃度は8μM]であり、ハンディUVランプを用いて365nmの紫外光を照射すると、右の試験液が極めて強い蛍光を発することが分かる。
図14は、式(43)の化合物(濃度=6.7μM)にRCA120を加えた際の蛍光強度の変化を示す(励起波長=320nm)。
図15は、式(43)の化合物にRCA120を加えた際の400nmにおける発光強度比(I/I=RCA120を添加後の発光強度/初期発光強度)を示す。
本明細書において示される各基は、具体的には以下の通りである。
炭素数6以下の飽和炭化水素基としては、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、エチル基、メチル基等の直鎖、分枝又は環状の脂肪族飽和炭化水素基を例示することが出来る。
炭素数12以下の不飽和炭化水素基としては、ビニル基、イソプロペニル基、1−プロペニル基、アリル基、1−ブテン−1−イル基、2−ブテン−1−イル基、3−ブテン−1−イル基、3−ブテン−2−イル基、2,2−ジメチルビニル基、1−ペンテン−1−イル基、2−ペンテン−1−イル基、3−ペンテン−1−イル基、3−ペンテン−2−イル基、4−ペンテン−1−イル基、4−ペンテン−2−イル基、4−ペンテン−3−イル基、4−ペンテン−4−イル基、1,2−ジメチル−1−ブテン−1−イル基、1−オクテン−1−イル基、1−デセン−1−イル基、1−ドデセン−1−イル基、1−シクロヘキセン−1−イル基、1−シクロヘキセン−3−イル基、1−シクロオクテン−1−イル基、1−メチル−1−シクロヘキセン−2−イル基、フェニル基、アルファナフチル基、ベータナフチル基、ベータアントリル基、オルトビフェニル基、メタビフェニル基、パラビフェニル基、ベンジル基、1−又は2−フェニルエチル基等の、直鎖、分枝又は環状の脂肪族不飽和炭化水素基、及び、芳香族炭化水素基を例示することが出来る。
炭素数7以下の置換基としては、前記炭素数6以下の飽和炭化水素基、n−ヘプチル基、前記炭素数12以下の不飽和炭化水素基の内の炭素数が7以下のもの、ベンジル基、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、フェノキシ基、ベンジロキシ基、メチルチオ基、フェニルチオ基、メトキシメチル基、メトキシエチル基、ジメチルアミノ基、カルボメトキシ基、カルボエトキシ基、シアノ基、アセチル基、ベンゾイル基、トリメチルシリル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等を例示することが出来る。
本発明の一般式(1)
(S−S−S−S−S−S−AB (1)
で表される蛍光性糖誘導体化合物において、それを構成するS、S、S、S、S、Sは母体の糖の構造が単糖類の中から選ばれるものであり、S−S−S−S−S−Sはそれら単糖類が互いにグリコシド結合で繋がった糖鎖構造を形成している。このような単糖類は検出標的に応じていかなるものでも用いることが出来、好適なものとして、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、アロース、タロース、プシコース、グロース、イドース、ソルボース等の6炭糖類、リボース、リキソース、キシロース、アピオース等の5炭糖が例示される。単糖類としては、更に、前記6炭糖や前記5炭糖の水酸基を水素に置換したいわゆるデオキシ糖であってもよく、これらデオキシ糖としては、デオキシグルコース、デオキシマンノース、デオキシガラクトース、デオキシアロース、デオキシタロース、デオキシリボース等を例示することが出来る。
本発明の一態様では、前記一般式(1)によって特定されるS、S、S、S、S、及びSは、グリコシド結合で繋がった直鎖状の構造に限定されず、非還元末端側が分岐した構造であってもよい。分岐した構造としては、例えば、
が挙げられるが、特に限定されない。なお、分岐した構造において、S、S、S、S、及びSのうち1つ以上の糖残基が非還元末端になる場合には、そのような糖残基の定義は、Sについての前記定義に従うものとする。
前記一般式(1)で表される蛍光性糖誘導体化合物において、Aは、存在しないか、又は、酸素原子を含んでいてもよい炭素数2以上6以下の2価の有機基として定義される。Aの存在又は不存在は検出標的との相互作用や凝集体形成の難易に影響するものと推定される。Aが存在する場合のAとしては、ジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、1,2−プロピレン基等のアルキレン基、エチレンオキシ基、1,3−プロピレンオキシ基、1,2−プロピレンオキシ基、テトラメチレンオキシ基等の酸素原子を鎖中に含むアルキレンオキシ基等が包含されるが、検出標的との相互作用に適合できる柔軟な構造を持つアルキレンオキシ基が好ましく、溶解性や入手性の面も考慮するとエチレンオキシ基が特に好ましい。
前記一般式(1)で表される蛍光性糖誘導体化合物において、Bは光照射により蛍光を発する蛍光性化合物からn個の水素原子を除いた残基を表す。n個の水素原子を除く前の母体の蛍光性化合物としては、光化学の研究において従来報告されてきた蛍光性化合物であればいかなるものでもよいが、検出の簡便さの面からは、可視光領域に蛍光を示すものが好ましく、電界発光材料として研究開発されてきた構造を含め、多様な共役分子を用いることが出来、好適なものとして、一般式(2)
(式中、Rは炭素数6以下の飽和炭化水素基又は炭素数12以下の不飽和炭化水素基を示し、炭素数7以下の置換基で置換されていてもよい。)で表される化合物、一般式(3)
(式中、R及びRは炭素数6以下の飽和炭化水素基又は炭素数12以下の不飽和炭化水素基を示し、互いに同じであっても異なっていてもよく、また、炭素数7以下の置換基で置換されていてもよい。)で表される化合物、式(4)
で表される化合物、式(5)
で表される化合物、式(6)
で表される化合物、式(7)
で表される化合物、式(8)
で表される化合物、一般式(9)
(式中、R及びRは炭素数6以下の飽和炭化水素基又は炭素数12以下の不飽和炭化水素基を示し、互いに同じであっても異なっていてもよく、また、炭素数7以下の置換基で置換されていてもよい。)で表される化合物、一般式(10)
(式中、R及びRは炭素数6以下の飽和炭化水素基又は炭素数12以下の不飽和炭化水素基を示し、互いに同じであっても異なっていてもよく、また、炭素数7以下の置換基で置換されていてもよい。)で表される化合物、式(11)
で表される化合物等を例示することが出来る。
本発明の一般式(1)
(S−S−S−S−S−S−AB (1)
で表わされる蛍光性糖誘導体化合物は、周辺に配置した糖鎖が糖結合タンパク質と相互作用若しくは凝集体形成することにより蛍光の挙動を変化させることから、糖結合タンパク質若しくは糖結合タンパク質を含む物質を検出する検出材料として用いることが出来る。本発明に係る糖結合タンパク質若しくは糖結合タンパク質を含む物質の高感度検出は、検出標的が検体に含まれる場合には、一般式(1)の化合物溶液に検体を加えて光を照射することにより発せられる蛍光の強度が変化し、好ましくは、強度が増大することを観測することにより容易に行うことが出来る。検出標的となる糖結合タンパク質若しくは糖結合タンパク質を含む物質は、糖を認識し強く相互作用、結合若しくは凝集体形成するものであれば特に制限はなく、また、タンパク質それ自身でなくとも、組織内に糖を認識できるタンパク質を有するいかなる物質であってもよく、例えば、各種の生体関連物質、細胞、微生物、ウィルス等であってもよい。
検出に用いる媒体としてはメタノール、エタノール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、アセトン等の水溶性溶剤と水とを混合した混合溶媒を用いることが出来るが、好ましくは水を用いる。糖結合タンパク質と本発明の検出材料との相互作用や凝集はpHに依存することが多く、検出手段として用いる蛍光もpHの影響を受けやすい。一方、検出の際の溶液のpHは、大気中の炭酸ガスのような外的要因やタンパク質の構造、微生物自身の代謝産物などのような内的要因によっても変化する可能性がある。これらを考慮すると、信頼性ある検出を行うには、緩衝液を使用して溶液のpHを一定に保つことが好ましい。好ましいpHは一般的には検体と検出材料の組み合わせに依存するものであるが、生体関連のタンパク質を扱う関係ではpH7前後を保持できるものであれば問題なく用いることが出来、例えば、トリス緩衝液、トリス塩酸緩衝液、リン酸緩衝液やヘペス緩衝液等を好適に用いることが出来る。
糖結合タンパク質若しくは糖結合タンパク質を含む物質と本発明の検出材料の相互作用や凝集を促進するために、糖結合タンパク質を活性化する薬剤の存在下に検出操作を実施することも、本発明の有利な態様である。このような薬剤として、各種の無機塩類が用いられ、好適なものとしては、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、マンガン塩等を例示することが出来る。
光照射に用いる光源は蛍光性糖誘導体化合物の吸収波長近辺の波長の光を放射するものであればいかなるものを用いてもよく、蛍光性糖誘導体化合物の構造に応じて、キセノンランプ、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯等を用いることが出来るが、必要に応じて、キセノンランプからの放射光を分光して用いてもよく、簡便には、クロマトグラフィー作業において検出に用いる紫外線ランプを用いることも出来る。検出は、一般に裸眼による目視でも容易に行えるが、蛍光光度計を用いることにより定量的データを得ることも出来る。
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
実施例1
以下の反応式(12)
に従って式(17)
の化合物を合成した。
磁気攪拌子を備えた10mlフラスコに式(16)の化合物(0.03g、0.017mmol)、ナトリウムメトキシド(0.003g、0.054mmol)、メタノール(2ml)を加え、室温で30分攪拌した。その後陽イオン交換樹脂(DOWEX 50WX8−100)を反応溶液が酸性になるまで加え、ろ過し、溶媒留去し、式(17)の化合物を得た(0.013g、0.012mmol、収率72%)。
本化合物は文献未収載の新規化合物であり、その性状、分光学データ、分析データは以下の通りであった。黄色固体;融点267.3−268.9℃;H NMR(300MHz,CDOD)δ1.75−1.84(m,4H),2.75−2.88(m,4H),3.51−3.58(m,4H),3.69−3.75(m,12H),3.82−3.86(m,4H),3.95(s,4H),5.40(s,4H),6.82(s,2H),6.92(s,4H),7.46−7.53(m,3H),7.68−7.75(m,2H);13C NMR(75MHz,CDOD)δ23.4,28.8,62.6,68.2,71.8,72.3,75.5,100.3,106.4,112.0,130.3(d,J(P,C)12.4Hz),130.5(d,J(P,C)98.5Hz),130.6(d,J(P,C)98.3Hz),131.9(d,J(P,C)11.0Hz),133.7(d,J(P,C)2.9Hz),135.6(d,J(P,C)11.0Hz),151.9(d,J(P,C)26.1Hz),158.9;31P{H}NMR(162MHz,CDOD)δ46.4;HRMS(FAB、グリセリンマトリックス)C506325PLi([M+Li]に相当)としての計算値;1101.3556,実測値;1101.3533.
参考例1
上記実施例1において用いた式(16)で示される化合物の原料である式(14)
の化合物を次のようにして合成した。
磁気攪拌子を備えた50mlフラスコに、式(13)の化合物(0.31g,0.73mmol)、30%過酸化水素水(0.09g,0.80mmol)、THF(30ml)を加え、室温で20分攪拌した。その後溶媒留去し、シルカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル)で単離して、式(14)の化合物を得た(0.22g,0.50mmol、収率69%)。
黄色固体;融点215.1−219.3℃;H NMR(300MHz,アセトン−d)δ1.71(m,4H),2.61−2.89(m,4H),6.24(s,2H),6.49(s,4H),7.37−7.49(m,3H),7.73−7.79(m,2H),8.59(m,4H);13C NMR(75MHz,アセトン−d)δ22.6,28.0(d,J(P,C)14.7Hz),103.0,107.7(d,J(P,C)5.6Hz),129.3,(d,J(P,C)11.9Hz),130.2(d,J(P,C)93.6Hz),130.5(d,J(P,C)97.3Hz),131.2(d,J(P,C)10.3Hz),132.3(d,J(P,C)2.6Hz),135.0(d,J(P,C)11.3Hz),149.5(d,J(P,C)26.6Hz),159.0;31P{H}NMR(162MHz,アセトン−d)δ44.5;HRMS(FAB)C2624P([M+H]に相当)としての計算値;447.1361,実測値;447.1371.
参考例2
上記実施例1において原料として用いた式(16)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌子を備えた25ml三口フラスコを用意し窒素置換した。これに窒素雰囲気下、塩化メチレン(5ml)、式(14)の化合物(0.076g、0.017mmol)、化合物(15)の化合物(0.42g、0.85mmol)、モレキュラーシーブス4Aを加え、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(0.20g、2.03mmol)を滴下し、室温で20時間攪拌した。その後反応溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液の中へ流し込み、有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒留去し、シルカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン→ヘキサン/酢酸エチル=1/1→塩化メチレン/アセトン=10/1)で単離して、式(16)の化合物を得た(0.094g、0.053mmol、収率32%)。
黄色固体;融点123.1−125.9℃;H NMR(300MHz,CDCl)δ1.75(m,4H),1.99−2.01(m,36H),2.16(s,12H),2.72−2.78(m,4H),3.95−3.98(m,8H),4.18−4.24(m,4H),5.27−5.46(m,16H),6.69(s,2H),6.76(s,2H),6.85(s,2H),7.36−7.45(m,3H),7.61−7.67(m,2H);13C NMR(75MHz,CDCl)δ20.6,20.8,22.1,27.4,60.3,61.8,65.5,68.7,69.0,95.5,104.4,111.2,128.6(d,J(P,C)93.7Hz),129.0(d,J(P,C)11.9Hz),130.3(d,J(P,C)97.3Hz),130.5(d,J(P,C)10.4Hz),132.1,135.1(d,J(P,C)11.5Hz),149.3(d,J(P,C)26.2Hz),156.3;31P{H}NMR(162MHz,CDCl)δ42.8;元素分析C829541Pとしての計算値:C,55.72;H,5.42.実測値:C,55.63;H,5.75.
実施例2
以下の反応式(18)
に従って式(21)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌子を備えた10mlフラスコに式(20)の化合物(0.011g、0.006mmol)、ナトリウムメトキシド(0.001g、0.019mmol)、メタノール(2ml)を加え、室温で40分攪拌した。その後陽イオン交換樹脂(DOWEX 50WX8−100)を反応溶液が酸性になるまで加え、ろ過し、溶媒留去し、式(21)の化合物を得た(0.0006g、0.005mmol、収率88%)。
本化合物は文献未収載の新規化合物であり、その性状、分光学データ、分析データは以下の通りであった。黄色固体;融点230.0−233.5℃;H NMR(300MHz,CDOD)δ1.75−1.83(m,4H),2.89−3.07(m,4H),3.53−3.56(m,4H),3.69−3.77(m,16H),3.87−3.88(m,4H),4.80−4.81(m,4H),6.79−6.82(m,4H),6.87(s,2H),7.43−7.54(m,3H),7.66−7.72(m,2H);13C NMR(75MHz,CDOD)δ23.5,28.9,62.5,70.3,72.1,74.8,77.1,{102.2,102.4},105.6,{111.5,111.9},130.3(d,J(P,C)11.7Hz),130.3(d,J(P,C)98.8Hz),131.3(d,J(P,C)98.8Hz),131.9(d,J(P,C)10.3Hz),133.6,135.3(d,J(P,C)11.6Hz),151.4,160.0;31P{H}NMR(162MHz,CDOD)δ47.2;HRMS(FAB,matrix;glycerol)C506425P([M+H]に相当)としての計算値;1095.3474,実測値;1095.3468.
参考例3
上記実施例2において原料として用いた式(20)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌子を備えた30ml二口フラスコを用意し窒素置換した。これに窒素雰囲気下、塩化メチレン(5ml)、式(14)の化合物(0.15g、0.34mmol)、式(19)の化合物(0.52g、1.34mmol)を加え、SnCl(0.71g、2.72mmol)を滴下し、室温で5日間攪拌した。その後反応溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液の中へ流し込み、塩化メチレンで抽出した。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、セライト吸引ろ過し、溶媒留去し、シルカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=1/3→アセトン/塩化メチレン=1/5)で単離して、式(20)の化合物を得た(0.065g、0.037mmol、収率11%)。
黄色固体;融点146.8−149.7℃;H NMR(300MHz,CDCl)δ1.84(m,4H),2.00−2.01(m,18H),2.06(m,18H),2.15−2.16(m,12H),2.77(m,4H),3.91−3.93(m,2H),4.01−4.16(m,10H),4.91−4.94(m,2H),5.02−5.13(m,6H),5.36−5.44(m,8H),6.51(s,2H),6.63(s,2H),6.75(s.2H),7.44−7.49(m,3H),7.68−7.75(m,2H);13C NMR(75MHz,CDCl)δ20.5,20.6,20.72,20.74,22.3,27.5(d,J(P,C)13.9Hz),60.8,66.6,68.4,70.7,70.8,98.5,105.2,110.9,129.15,129.2(d,J(P,C)93.0Hz),130.2(d,J(P,C)96.6Hz),130.7(d,J(P,C)10.4Hz),132.2,134.7(d,J(P,C)11.4Hz),149.5(d,J(P,C)23.5Hz),157.4,169.3,170.0,170.1,170.4;31P{H}NMR(162MHz,CDCl)δ42.8;元素分析C829742P・HOとしての計算値:C,55.16;H,5.48.実測値:C,54.92;H,5.43.
実施例3
以下の反応式(22)
に従って式(25)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌子を備えた10mlフラスコに式(24)の化合物(0.025g、0.015mmol)、ナトリウムメトキシド(0.003g、0.05mmol)、メタノール(2ml)、THF(2ml)を加え、室温で60分攪拌した。その後陽イオン交換樹脂(DOWEX 50WX8−100)を反応溶液が酸性になるまで加え、ろ過し、溶媒留去し、式(25)の化合物を得た(0.013g、0.012mmol、収率87%)。
本化合物は文献未収載の新規化合物であり、その性状、分光学データ、分析データは以下の通りであった。淡黄色固体;融点255.2−258.9℃;H NMR(300MHz,DO)δ3.52−3.58(m,8H),3.67−3.70(m,4H),3.77−3.83(m,4H),3.93−4.00(m,8H),5.34(s,4H),6.61−6.67(m,8H),6.71−6.75(m,8H).;13C NMR(75MHz,DO)δ61.3,67.1,71.1,71.6,74.2,99.2,117.0,133.5,139.0,139.7,155.3;HRMS(FAB,グリセリンマトリックス)C506124([M+H]に相当)としての計算値;1045.3553,実測値;1045.3533.
参考例4
上記実施例3において原料として用いた式(24)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌子を備えた50ml二口フラスコを用意し窒素置換した。これに窒素雰囲気下、蒸留した塩化メチレン(15ml)、式(23)の化合物(0.20g、0.50mmol)、式(15)の化合物(1.21g、2.46mmol)、モレキュラーシーブス4Aを加え、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(0.76ml、6.0mmol)を滴下し、室温で16時間攪拌した。その後反応溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液の中へ流し込み、有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒留去し、シルカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/アセトン=20/1)及び分取HPLCで単離して、式(24)の化合物を得た(0.028g、0.016mmol、収率3%)。
白色固体;融点114.1−118.4℃;H NMR(300MHz,CDCl)δ2.02(m,24H),2.04(s,12H),2.17(s,12H),4.04−4.12(m,8H),4.25−4.31(m,4H),5.31−5.54(m,16H),6.82(d,8H,J=8.7Hz),6.91(d,8H,J=8.7Hz);13C NMR(75MHz,CDCl)δ20.6,20.8,62.0,65.9,68.8,69.1,69.4,95.9,115.9,132.5,138.5,138.8,154.2,169.7,169.86,169.93,170.4;RMS(FAB,2−ニトロベンジルアルコールマトリックス)C829240([M])としての計算値;1716.5165,実測値;1716.5171.
実施例4
以下の反応式(26)
に従って式(29)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌子を備えた10mlフラスコに式(28)の化合物(0.024g、0.011mmol)、ナトリウムメトキシド(0.002g、0.04mmol)、メタノール(2ml)を加え、室温で80分攪拌した。その後陽イオン交換樹脂(DOWEX 50WX8−100)を反応溶液が酸性になるまで加え、ろ過し、溶媒留去し、式(29)の化合物を得た(0.014g、0.009mmol、収率88%)。
本化合物は文献未収載の新規化合物であり、その性状、分光学データ、分析データは以下の通りであった。淡黄色固体;融点86.6−89.3℃;H NMR(300MHz,CDOD)δ3.59−3.73(m,28H),3.81−3.87(m,20H),4.02−4.05(m,8H),4.81(s,4H),6.68(d,8H,J=8.4Hz),6.89(d,8H,J=8.4Hz);13C NMR(75MHz,CDOD)δ62.9,67.8,68.5,68.6,70.8,71.5,72.1,72.5,74.6,101.8,114.8,133.7,138.3,140.0,158.7;HRMS(FAB,グリセリンマトリックス)C669232([M])としての計算値;1396.5572,実測値;1396.5605.
参考例5
上記実施例4において用いた式(28)の化合物の原料として用いた式(27)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌装置を備えた300ml三口フラスコを用意し窒素置換した。これに窒素雰囲気下、DMF(100ml)、式(23)の化合物(0.40g、1.00mmol)、2−クロロエトキシエタノール(1.25g、10.0mmol)、炭酸カリウム(4.16g、30.1mmol)、ヨウ化カリウム(0.21g、1.27mmol)を加え、100°Cで8時間攪拌した。その後、溶媒留去し、酢酸エチル(100ml)を加え、飽和塩化アンモニウム水溶液、飽和食塩水で洗浄し、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒留去し、シルカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/アセトン=1/3)で単離して、式(27)の化合物を得た(0.35g、0.47mmol,収率47%)。
白色固体;融点138.6−140.0℃;H NMR(300MHz,CDCl)δ2.25−2.29(m,4H),3.63−3.66(m,8H),3.72−3.75(m,8H),3.81−3.84(m,8H),4.06−4.87(m,8H),6.65(d,8H,J=8.4Hz),6.91(d,8H,J=8.4Hz);13C NMR(75MHz,CDCl)δ61.8,67.2,69.7,72.6,113.7,132.5,137.1,138.5,156.9;元素分析C425212としての計算値:C,67.36;H,7.00.実測値:C,67.30;H,6.97.
参考例6
上記実施例4において原料として用いた式(28)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌子を備えた50ml二口フラスコを用意し窒素置換した。これに窒素雰囲気下、蒸留した塩化メチレン(15ml)、式(27)の化合物(0.23g、0.30mmol)、式(15)の化合物(0.73g、1.48mmol)、モレキュラーシーブス4Aを加え、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(0.45ml、3.6mmol)を滴下し、室温で20時間攪拌した。その後反応溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液の中へ流し込み、有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒留去し、シルカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/アセトン=10/1)で単離して、式(28)の化合物を得た(0.31g、0.15mmol、収率50%)。
淡黄色固体;融点57.3−62.0℃;H NMR(300MHz,CDCl)δ1.95−1.96(m,24H),2.05(s,12H),2.10(s,12H),3.68−3.78(m,24H),4.02−4.07(m,16H),4.21−4.25(m,4H),4.85(s,4H),5.24−5.31(m,12H),6.60(d,8H,J=7.2Hz),6.85(d,8H,J=7.2Hz);13C NMR(75MHz,CDCl)δ20.5,20.6,20.7,62.3,66.0,67.0,67.2,68.3,68.9,69.4,69.7,70.0,97.6,113.5,132.4,136.9,138.2,156.8,169.6,169.7,169.8,170.4;元素分析C9812448としての計算値:C,56.86;H,6.04.実測値:C,57.15;H,5.96.
実施例5
以下の反応式(30)
に従って式(36)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌子を備えた10mlフラスコに式(35)の化合物(0.041g、0.011mmol)、ナトリウムメトキシド(0.004g、0.07mmol)、メタノール(3ml)を加え、室温で2時間攪拌した。その後陽イオン交換樹脂(DOWEX 50WX8−100)を反応溶液が酸性になるまで加え、ろ過し、溶媒留去し、式(36)の化合物を得た(0.024g、0.0092mmol、収率83%)。
本化合物は文献未収載の新規化合物であり、その性状、分光学データ、分析データは以下の通りであった。淡黄色固体;融点83.7−87.6℃;H NMR(300MHz,CDOD)δ3.59−3.72(m,72H),3.81−3.93(m,40H),4.82(s,8H),6.28(s,8H),6.37(s,4H);13C NMR(75MHz,CDOD)δ62.9,67.8,68.6,68.7,70.6,71.5,72.1,72.5,74.6,101.8,102.1,111.0,142.3,146.5,160.8.
参考例7
上記実施例5において原料として用いた式(35)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌子を備えた50ml二口フラスコを用意し窒素置換した。これに窒素雰囲気下、蒸留した塩化メチレン(15ml)、式(34)の化合物(0.33g、0.28mmol)、式(15)の化合物(1.43g、2.90mmol)、モレキュラーシーブス4Aを加え、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(0.85ml、6.7mmol)を滴下し、室温で41時間攪拌した。その後反応溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液の中へ流し込み、有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒留去し、シルカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/アセトン=5/1)で単離して、式(35)の化合物を得た(0.16g、0.042mmol、収率15%)。
淡黄色固体;融点59.2−62.9℃;H NMR(300MHz,CDCl)δ1.96(s,24H),2.01(s,24H),2.06(s,24H),2.12(s,24H),3.64−3.73(m,40H),3.78−3.85(m,24H),4.05−4.08(m,16H),4.24−4.29(m,8H),4.85(s,8H),5.25−5.33(m,24H),6.17(s,8H),6.24(s,4H);13C NMR(75MHz,CDCl)δ20.61,20.64,20.7,20.8,62.3,66.0,67.2,67.2,68.3,69.0,69.4,69.6,70.0,97.7,100.6,109.8,140.6,144.8,159.0,169.7,169.8,169.9,170.6;元素分析C17022896としての計算値:C,53.63;H,6.04.実測値:C,53.84;H,5.92.
参考例8
式(35)の化合物の原料として用いた式(34)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌装置を備えた200ml三口フラスコを用意し窒素置換した。これに窒素雰囲気下、DMF(100ml)、式(33)の化合物(0.38g、0.82mmol)、2−クロロエトキシエタノール(2.04g、16.4mmol)、炭酸カリウム(6.83g、49.4mmol)、ヨウ化カリウム(0.33g、2.02mmol)を加え、100℃で13時間攪拌した。その後、溶媒留去し、塩化メチレン(200ml)を加え、飽和塩化アンモニウム水溶液、飽和食塩水で洗浄し、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒留去し、シルカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム/メタノール=5/1)で単離して、式(34)の化合物を得た(0.42g、0.36mmol、収率44%)。
淡黄色油状;H NMR(300MHz,CDCl)δ3.17−3.20(m,8H),3.54−3.55(m,16H),3.62−3.71(m,16H),3.84−3.91(m,16H),6.21(s,8H),6.26(s,4H);13C NMR(75MHz,CDCl)δ61.5,67.2,69.2,72.6,100.9,110.0,140.7,144.8,159.0;HRMS(FAB,2−ニトロベンジルアルコールマトリックス)C588524([M+H]に相当)としての計算値;1165.5431,実測値;1165.5413.
参考例9
式(34)の化合物の原料として用いた式(33)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌装置を備えた200ml三口フラスコを用意し窒素置換した。これに窒素雰囲気下、蒸留した塩化メチレン(50ml)、式(32)の化合物(1.25g、2.18mmol)を加え、−50℃で1M三臭化ホウ素ジクロロメタン溶液(34.9ml、34.9mmol)を滴下し、室温で18時間攪拌した。その後反応溶液を氷水(200ml)に流し込み、酢酸エチル(300ml)で抽出し、有機層を飽和塩化アンモニウム水溶液で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒留去し、シルカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/アセトン=1/1)で単離して、式(33)の化合物を得た(0.792g、1.72mmol、収率79%)。
白色固体;融点<300℃;H NMR(300MHz,アセトン−d)δ6.07(s 8H),6.12(s,4H),8.04(s,8H);13C NMR(75MHz,アセトン−d)δ101.7,110.0,140.5,146.6,158.3.;HRMS(FAB、2−ニトロベンジルアルコールマトリックス)C2621(M+H]に相当)としての計算値;461.1236,実測値;461.1230.
参考例10
式(33)の化合物の原料として用いた式(32)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌子を備えた300ml三口フラスコを用意し窒素置換した。これに窒素雰囲気下、亜鉛粉末(4.47g、68.3mmol)、脱水THF(100ml)を加え、−10℃で塩化チタン(IV)(6.48g、34.2mmol)を滴下し、ゆっくり室温に戻した後、70℃で2時間攪拌した。その後0℃で、脱水THF(50ml)に溶解させた式(31)の化合物(3.57g、11.8mmol)を加え、70℃で5時間攪拌した。その後室温に戻し、10%KCO水溶液(100ml)を加え、塩化メチレン(200ml)で抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒留去し、シルカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/ヘキサン=2/1)で単離して、式(32)の化合物を得た(1.45g、2.53mmol、収率43%)。
白色固体;融点210.0−210.8℃;H NMR(300MHz,CDCl)δ3.65(s,24H),6.21−6.25(m,12H);13C NMR(75MHz,CDCl)δ55.3,99.4,109.0,140.9,145.0,160.0;HRMS(FAB,2−ニトロベンジルアルコールマトリックス)C3436([M]);572.2410,実測値;572.2407;元素分析C3436としての計算値:C,71.31;H,6.34.実測値:C,71.20;H,6.04.
実施例6
前記実施例1で合成したマンノースで修飾した式(17)の化合物を検出剤として用いて、糖結合タンパク質の検出を行った。10mMのトリス塩酸緩衝液(pH7.6)に1mg/1mlの濃度になるようにCaClを加え、さらに、1mg/1mlの濃度になるようにMnClを加えた溶液(以下、この溶液を塩含有緩衝液という。)を予め調製し、この溶液を式(17)の化合物(1.05mg)に体積が10mlになるように加えたストックソリューションを用意した。このストックソリューション1mlに、コンカナバリンA(以下ConAと略記する。)を、0mg、0.1mg、0.3mg、0.5mg、1.0mg、2.1mg、4.2mg、8.3mg加え、塩含有緩衝液を足して計5mlとした試験液を調製した。これらの試験液を調製後10分間攪拌した後、それぞれ蛍光スペクトルを測定した。なお、試験液中の化合物(17)の濃度は19μM、ConAの濃度はそれぞれ、0μM、0.2μM、0.6μM、1.0μM、2.0μM、4.0μM、8.0μM、16.0μMとなる。測定は日立製作所製蛍光光度計を用い、キセノンランプを用いて波長370nmの光で励起し、蛍光スペクトルを室温で測定した。図1、及び図2の○印のデータが示すように、蛍光性糖誘導体化合物が式(17)の化合物の場合には、500nm付近の蛍光がConAの濃度増加と共に著しく強くなることが分かった。
実施例7
式(17)の化合物に代えてガラクトースで修飾した式(21)の化合物を検出剤として用い、その試験液中の濃度を19μMではなく22μMとした以外は実施例6と同様の操作を行い、糖結合タンパク質の検出実験を行った。図2の×印が示すように、ConAの濃度によらず500nm付近に蛍光を示さなかった。実施例6の結果と合わせ考えると、ConAは式(17)の化合物では検出されるが、式(21)の化合物では検出されず、蛍光性糖誘導体化合物の構造によって選択性が異なることが分かった。
実施例8
式(17)の化合物を検出剤として用い、実施例6と同様の操作を行い、検出剤溶液を調製した。ただし、ConAも加えた後の試験液中の式(17)の化合物の濃度が19μMではなく17.8μMとなるように調整した。この溶液を蛍光光度計に装着し、添加後のConA濃度が8μMとなるようにConAを添加し、直ちに蛍光の測定を行った。図3のデータが示すように、添加後の500nmの蛍光の強度は急速に増大し、数秒以内に飽和の値に達した。操作に必要なタイムラグを考慮すると、強度の増大は実質的には瞬間的とも考えられ、ConAを極めて迅速に検出できることを示している。
実施例9
ガラクトースで修飾した式(21)の化合物を検出剤として用い、糖結合タンパク質の検出を行った。10mMリン酸緩衝液(pH7.4)中に化合物(21)を加え検出剤溶液として調製した。ここに、室温で、ピーナツ凝集素(以下PNAと略記する)を加え試験液を調製した。その際、該試験液中の化合物(21)の濃度が20μMとなるように調製した。さらに、加えるPNAの量を変えてPNA濃度の異なる試験液も調製した。これらについても該試験液中の式(21)の化合物の濃度が20μMとなるように調製した。各試験液について、PNA溶液を添加後10分間攪拌した後、実施例6と同様に蛍光スペクトルを室温で測定した。図4、及び図5の○印のデータが示すように、蛍光性糖誘導体化合物が式(21)の化合物の場合には、500nm付近の蛍光がPNAの濃度増加と共に強くなることが分かった。
実施例10
式(21)の化合物に代えて式(17)の化合物を検出剤として用い、実施例6と同様の操作で試験液を調製し蛍光を測定した。図5の×印のデータが示すように、PNAの濃度を増しても500nm付近の蛍光の強度は殆ど増大しなかった。実施例9の結果と合わせ考えると、PNAは化合物(21)では検出されるが、式(17)の化合物では実質的には検出されないことが分かった。
実施例11
式(25)の化合物を検出剤として用い、実施例6と同様の方法でConAの検出実験を行った。但し、実施例6の場合とは異なり、試験液中の検出剤の濃度は7.2μMとなるように調整し、励起波長は320nmとした。図6及び図7が示すように、検出剤が式(25)の化合物の場合にも、460nm付近の蛍光がConAの濃度増加と共に著しく強くなることが分かった。
実施例12
式(25)の化合物に代えて式(29)の化合物を検出剤として用い、実施例6と同様の方法でConAの検出実験を行った。但し、実施例11の場合とは異なり、試験液中の検出剤の濃度は7.1μMとなるように調整した。図8及び図9が示すように、検出剤が2ユニットのエチレンオキシ基をリンカーとして含む化合物(29)の場合にも、470nm付近の蛍光がConAの濃度増加と共に著しく強くなることが分かった。
実施例13
式(29)の化合物に代えて式(36)の化合物を検出剤として用い、実施例12と同様の方法でConAの検出実験を行った。但し、実施例11の場合とは異なり、試験液中の検出剤の濃度は7.3μMとなるように調整し、励起波長は300nmとした。図10及び図11が示すように、2ユニットのエチレンオキシ基をリンカーとして介し8個の糖残基を含む式(36)の化合物の場合にも、450nm付近の蛍光がConAの濃度増加と共に著しく強くなることが分かった。実施例12の結果と合わせ考えると、ConAの濃度増加に対する蛍光強度の増大は式(29)の化合物の場合より急峻であり、より高感度であることが分かった。
実施例14
以下の反応式(37)
に従って式(40)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌子を備えた10mlフラスコに式(39)の化合物(0.033g、0.027mmol)、ナトリウムメトキシド(0.002g、0.044mmol)、メタノール(2ml)を加え、室温で40分攪拌した。その後陽イオン交換樹脂(DOWEX 50WX8−100)を反応溶液が酸性になるまで加え、ろ過し、溶媒留去し、式(40)の化合物を得た(0.019g、0.022mmol、収率83%)。
本化合物は文献未収載の新規化合物であり、その性状、分光学データ、分析データは以下の通りであった。白色固体;融点111.2−115.9℃;H NMR(300MHz,CDOD)δ3.60−3.81(m,24H),3.96−4.06(m,4H),4.77−4.83(m,2H),6.64−6.71(m,4H),6.86−7.08(m,14H);13C NMR(75MHz,CDOD)δ62.9,67.8,68.4,68.5,70.8,71.5,72.1,72.5,74.6,101.8,114.8,{127.3,127.4},{128.6,128.7},132.4,133.6,{137.8,137.9},141.2,{145.5,145.6},158.7;HRMS(FAB,グリセリンマトリックス)C465616Na([M+Na]に相当)としての計算値;887.3466,実測値;887.3470.
参考例11
上記実施例14において原料として用いた式(39)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌装置を備えた50ml二口フラスコを用意し窒素置換した。これに窒素雰囲気下、DMF(10ml)、式(38)の化合物(0.19g、0.51mmol)、式(38)の化合物(0.56g、1.12mmol)、炭酸カリウム(0.18g、1.31mmol)、18−クラウン−6(0.007g、0.025mmol)を加え、80℃で17時間攪拌した。その後、塩化メチレン(100ml)を加え、水、飽和食塩水で洗浄し、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒留去し、シルカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/アセトン=20/1)及び分取HPLCで単離して、式(39)の化合物を得た(0.050g、0.042mmol、収率8%)。
白色固体;融点64.2−68.7℃;H NMR(300MHz,CDCl)δ1.96−2.00(m,12H),2.06−2.09(m,6H),2.11−2.14(m,6H),3.68−3.74(m,6H),3.77−3.83(m,6H),4.00−4.10(m,8H),4.23−4.30(m,2H),4.87−4.90(m,2H),5.24−5.38(m,6H),6.61−6.67(m,4H),6.87−6.93(m,4H),6.97−7.10(m,10H);13C NMR(75MHz,CDCl)δ20.6,20.6,20.7,20.8,62.3,66.0,67.1,67.3,68.3,69.0,69.5,69.8,70.1,97.7,{113.5,113.6},126.1,{127.5,127.6},131.3,132.4,136.5,139.5,144.1,157.0,169.7,169.8,169.9,170.5;HRMS(FAB,2−ニトロベンジルアルコールマトリックス)C627224([M])としての計算値;1200.4414,実測値;1200.4443.
実施例15
式(40)の化合物は導入した糖の数が少ないため、水溶性が低い。このため、式(40)の化合物(0.444mg)にメタノール(1ml)を加えて溶解し、実施例6で調製した塩含有緩衝液を加えて合計5mlとしたストックソリューションを用意した。該ストックソリューション1mlを取り、塩含有緩衝液を加えて合計5mlとした試験液[(式(40)の化合物の濃度=20.6μM]と、ストックソリューション1mlにConA(3.94mg)及び塩含有緩衝液を加えて合計5mlとし10分間攪拌した試験液[式(40)の化合物の濃度=20.6μM、ConAの濃度=7.9μM]を調整し、それぞれ蛍光スペクトルを測定した。図12が示すように、糖の導入量が低い式(40)の化合物であっても、ConAを加えた試験液は、式(40)の化合物のみを含む試験液と比較すると2.8倍ほどの蛍光強度の増加を示した。
実施例16
実施例6で調製した塩含有緩衝液に式(17)の化合物のみを溶解した試験液を、式(17)の化合物の濃度が19μMになるように調製した。別に、実施例6で調製した塩含有緩衝液に式(17)の化合物を溶解し、更にConAを加えて、式(17)の化合物の濃度が19μM、ConAの濃度が8μMになるようにし、10分間攪拌した試験液を調製した。暗室にて、それぞれの試料をハンディUVランプ(アズワン株式会社製、9.0W、15A、FL:8W×1)に乗せ、365nmの紫外光を照射した。その状態で撮影した写真を図13に示した。図13の左のセルには式(17)の化合物のみを含む試験液が、右のセルには式(17)の化合物とConAの両者を含む試験液が入れてある。対照実験であるConAを含まない左のセルの試験液からの蛍光は弱く実質的には観察されないが、ConAを加えた右のセルの試験液は裸眼での目視で明確に確認できる強い蛍光を発しており、ConAを極めて簡便かつ高感度に検出出来ることが分かった。
実施例17
以下の合成経路
に従って式(43)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌子を備えた10mLフラスコに式(42)の化合物(14mg、4.3μmol)、ナトリウムメトキシド(1.4mg、26μmol)、メタノール(2mL)、テトラヒドロフラン(1mL)を加え、室温で2時間攪拌した。その後陽イオン交換樹脂(DOWEX 50WX8−100)を反応溶液が酸性になるまで加え、ろ過し、溶媒留去し、式(43)の化合物を得た(7.1mg、3.5μmol、収率81%)。
式(43)の化合物:淡黄色固体;融点170.1−173.5℃;H NMR(300MHz,DO)δ3.26−3.36(m,8H),3.49−3.86(m,76H),4.36−4.39(m,4H),6.43−6.51(m,8H),6.72−6.81(m,8H);13C NMR(75MHz,DO)δ61.5,62.0,67.9,69.6,70.0,70.8,72.0,72.9,73.6,73.9,75.4,75.8,76.4,79.5,103.3,104.0,114.9,133.4,138.0,139.6,157.6;MALDI−TOFMS(マトリックス:2−ニトロベンジルアルコールマトリックス)C9013252Na([M+Na]に相当)としての計算値;2067.76;実測値;2067.71.
参考例12
上記実施例17において原料として用いた式(42)
の化合物を以下のようにして合成した。
磁気攪拌子を備えた50mL二口フラスコを用意し窒素置換した。窒素雰囲気下これに、乾燥塩化メチレン(15mL)、参考例5で合成された式(27)の化合物(55mg、74μmol)、式(41)の化合物(0.46g、0.59mmol)、及びモレキュラーシーブス(4A)を加え、0℃で三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(0.47mL、3.7mmol)を滴下し、室温で4日間攪拌した。その後反応溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液の中へ流し込み、有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒留去した。その後シルカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/アセトン=5/1)及び分取HPLCで単離して、式(42)の化合物を得た(14mg、4.3μmol、収率6%)。
式(42)の化合物:淡黄色固体;融点96.5−99.7℃;H NMR(300MHz,CDCl)δ1.96(s,12H),2.00(s,12H),2.04(s,24H),2.11(s,12H),2.14(s,12H),3.58−4.16(m,56H),4.46−4.56(m,12H),4.87−4.97(m,8H),5.07−5.22(m,8H),5.34−5.36(m,4H),6.62(d,8H,J=8.2Hz),6.89(d,8H,J=8.2Hz);13C NMR(75MHz,CDCl)δ20.5,20.6,20.7,20.8,20.9,60.8,62.0,66.6,67.1,69.1,69.2,69.9,70.3,70.6,71.0,71.6,72.6,72.8,76.2,100.6,101.1,113.6,132.5,137.0,138.4,156.9,169.1,169.7,169.8,170.0,170.1,170.34,170.35;MALDI−TOFMS(マトリックス:2−ニトロペンジルアルコールマトリックス)C14618980([M+H]に相当)としての計算値;3222.07;実測値;3222.43.
実施例18
式(43)の化合物を用い、レクチンとしてRCA120の検出実験を行った。
緩衝液(10mMリン酸緩衝液、pH7.4)中、6.7μMの式(43)の化合物に、0.0μM,0.5μM,1.0μM、2.0μM、3.0μM及び5.0μMのRCA120を加え、10分間攪拌しサンプル調製を行った。図14が示すように蛍光スペクトルでは、RCA120の濃度増加に伴い式(43)の化合物の400nm付近の発光強度が増加した。図15に示すように、RCA120の濃度が1.0μM、2.0μM及び3.0μMで発光強度がそれぞれ1.5、1.8及び2.7倍に増加し、数μMレベルでRCA120の検出が可能であった。
本発明は、標的に前処理を必要とせず、迅速、高感度、高選択的に糖結合タンパク質を検出でき、裸眼でも容易に判定可能な標的検出方法並びに該標的検出に好適に用いられる標的検出材料を提供することができる。
本明細書に引用するすべての刊行物及び特許文献は、参照により全体として本明細書中に援用される。なお、例示を目的として、本発明の特定の実施形態を本明細書において説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の改変が行われる場合があることは、当業者に容易に理解されるであろう。

Claims (23)

  1. 一般式(1)
    (S−S−S−S−S−S−AB (1)
    [式中、Sは糖の構造の1個の水酸基から水素原子を除いた残基を表わし、S、S、S、S、Sは、独立に、存在しないか、又は、糖構造から1個の水酸基を除くと共にもう1個の水酸基から水素原子を除いた残基を表わし、S、S、S、S、S、Sは互いにグリコシド結合で繋がった糖鎖構造を形成しており、Aは、存在しないか、又は、酸素原子を含んでいてもよい炭素数2以上6以下の2価の有機基を表わし、Bは光照射により蛍光を発する蛍光性化合物からn個の水素原子を除いた残基を表し、該残基は炭素数7以下の置換基で置換されていてもよく、Aが存在する場合のmは6以下の正の整数を表し、nは12以下の正の整数を表す。S、S、S、S、Sは互いに同じであっても異なっていてもよい。1個の水酸基から水素原子を除くことでSとなる母体の糖の構造(以下、Sの母体の糖の構造、又は、単に、母体の糖の構造という。)は、1個の水酸基を除くと共にもう1個の水酸基から水素原子を除くことでそれぞれS、S、S、S、Sとなる母体の糖の構造(以下、S〜Sの母体の糖の構造、又は、単に、母体の糖の構造という。)と互いに同じであっても異なっていてもよい。]で表わされることを特徴とする蛍光性糖誘導体化合物。
  2. の母体の糖の構造が、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、アロース、タロース、プシコース、グロース、イドース、ソルボース、リボース、リキソース、キシロース、アピオース、デオキシグルコース、デオキシマンノース、デオキシガラクトース、デオキシアロース、デオキシタロース、デオキシリボースである、請求項1の蛍光性糖誘導体化合物。
  3. 、S、S、S又はSが存在しない、請求項1の蛍光性糖誘導体化合物。
  4. 、S、S、S、Sの母体の糖の構造が、それぞれ独立に、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、アロース、タロース、プシコース、グロース、イドース、ソルボース、リボース、リキソース、キシロース、アピオース、デオキシグルコース、デオキシマンノース、デオキシガラクトース、デオキシアロース、デオキシタロース、デオキシリボースである、請求項1の蛍光性糖誘導体化合物。
  5. Aが存在しない、請求項1の蛍光性糖誘導体化合物。
  6. AがCHCHOである、請求項1の蛍光性糖誘導体化合物。
  7. n個の水素原子を除くことでBとなる母体の蛍光性化合物が、共役構造からなる蛍光性化合物である、請求項1の蛍光性糖誘導体化合物。
  8. n個の水素原子を除くことでBとなる母体の蛍光性化合物が、一般式(2)
    (式中、Rは炭素数6以下の飽和炭化水素基又は炭素数12以下の不飽和炭化水素基を示し、炭素数7以下の置換基で置換されていてもよい。)である、請求項1の蛍光性糖誘導体化合物。
  9. n個の水素原子を除くことでBとなる母体の蛍光性化合物が、一般式(3)
    (式中、R及びRは炭素数6以下の飽和炭化水素基又は炭素数12以下の不飽和炭化水素基を示し、互いに同じであっても異なっていてもよく、また、炭素数7以下の置換基で置換されていてもよい。)である、請求項1の蛍光性糖誘導体化合物。
  10. 一般式(1)
    (S−S−S−S−S−S−AB (1)
    (式中、S、S、S、S、S、S、A、B、m及びnは前記と同じ意味を表す。)で表わされる化合物を検出材料として用いることを特徴とする、検出標的の検出方法。
  11. 検出標的が糖結合タンパク質を含む物質である、請求項10の検出方法。
  12. 検出手段として蛍光の変化を利用する、請求項10又は11の検出方法。
  13. 検出標的と相互作用可能な検出材料であって、検出標的と相互作用していない時には光照射によりそれ自身電子励起されても蛍光を実質的には発せず、若しくは、検出標的と相互作用していなくても光照射によりそれ自身電子励起されて蛍光を発し、検出標的と相互作用している時には光照射により電子励起されて蛍光を発し、検出標的と相互作用している時に発する蛍光の強度が検出標的と相互作用していない場合の蛍光の強度より大きくなる検出材料を用いることを特徴とする検出標的の検出方法。
  14. 検出材料として一般式(1)
    (S−S−S−S−S−S−AB (1)
    (式中、S、S、S、S、S、S、A、B、m及びnは前記と同じ意味を表す。)で表わされる化合物を用いる請求項13の検出方法。
  15. 検出標的が糖結合タンパク質を含む物質である、請求項13又は14の検出方法。
  16. 糖結合タンパク質を含む物質と蛍光性の検出材料の相互作用を利用した糖結合タンパク質を含む物質の検出方法であって、糖鎖で置換された蛍光性検出材料を蛍光性の検出材料として用いることを特徴とする糖結合タンパク質を含む物質の検出方法。
  17. 検出材料として一般式(1)
    (S−S−S−S−S−S−AB (1)
    (式中、S、S、S、S、S、S、A、B、m及びnは前記と同じ意味を表す。)で表わされる化合物を用いる、請求項16の検出方法。
  18. 含水溶液中で、糖結合タンパク質を活性化する薬剤の存在下に実施する、請求項11〜17の検出方法。
  19. 糖結合タンパク質と請求項1〜9のいずれか1項に記載の化合物とから構成される凝集体。
  20. 糖結合タンパク質と請求項1〜9のいずれか1項に記載の化合物とを含水溶液中で反応させることにより調製される、請求項19の凝集体。
  21. 含水溶液中で、糖結合タンパク質を活性化する薬剤の存在下に反応させることにより調製された、請求項20に記載の凝集体。
  22. 請求項19に記載の凝集体からの蛍光を観測することからなる糖結合タンパク質の検出方法。
  23. 凝集体からの蛍光が請求項1〜9のいずれか1項に記載の化合物自身からの蛍光より強度が増大することを利用した、請求項22の検出方法。
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