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生体膜や細胞内の脂質の状態を"見える化"します! 細胞内脂質代謝のイメージング試薬特集

掲載日情報:2023/02/01 現在Webページ番号:69988

フナコシ /
フナコシ株式会社
[メーカー略称:FNA]

脂質は,脂肪酸とグリセリンがエステル結合したトリグリセリドなどのグリセロ脂質や,セラミドなどのスフィンゴ脂質,コレステロールなどに代表されるステロールなどを含む多様な分子の総称です。その機能は,細胞と外界を区切る細胞膜の構成,エネルギー貯蔵の役割を担う以外に,シグナル伝達経路のセカンドメッセンジャーとしての機能などの細胞内の現象に関与していることが知られています。
当社が取り扱う,脂質研究用製品の中でも特にユニークな製品をご紹介いたします。

脂肪酸の細胞内代謝のイメージ

脂肪酸の細胞内代謝のイメージ

脂肪滴のイメージング 脂肪酸のβ酸化のイメージング 肪酸代謝過程のイメージング 肪酸代謝過程のイメージング 生体膜の相状態のイメージング 生体膜の相状態(Lipid order)のイメージング 細胞内における脂肪酸代謝のイメージング 生細胞の脂肪酸代謝過程のイメージング 脂質過酸化のイメージング 脂肪滴の蛍光観察

各項目(上の画像内または下記項目)をクリックすると詳細な解説をご覧いただけます。

  1. 脂質の貯蔵を見たい  ☞ 脂肪滴のイメージング
  2. 脂質の生理的分解を見たい  ☞ 脂肪酸のβ酸化のイメージング
  3. 脂質の代謝状況を見たい  ☞ 肪酸代謝過程のイメージング
  4. 脂質の傷害性分解を見たい  ☞ 脂質過酸化のイメージング
  5. 脂質が生み出す膜環境を見たい  ☞ 生体膜の相状態のイメージング

 ☞ お勧めの脂質研究関連製品ラインナップ 

生体膜の相状態と細胞内脂質のイメージングについて

脂肪滴のイメージング

脂質滴(Lipid droplet)はすべての真核生物に見られ,中性脂質,主にトリアシルグリセロールおよびコレステロールエステルの受け皿として機能します。貯蔵された脂質は,エネルギー,ステロイド合成または膜形成のために使用されるため,細胞における脂質滴の蓄積自体は正常な現象です。

脂肪細胞は,大量の脂質滴を含んでいますが,細胞内における過剰な脂質滴の蓄積は,代謝欠陥や病因の指標となります。例えば,肝臓細胞(脂肪症)における脂質の過剰蓄積は,細胞機能不全の原因になります。アテローム性動脈硬化症の発症時においては,マクロファージが酸化LDLを貪食して泡沫細胞に発達し,動脈狭窄をもたらします。近年,脂肪滴は脂肪細胞に関わらず,肝細胞や平滑筋細胞,グリア細胞など様々な細胞で発見され,従来考えられていた中性脂質の貯蔵器官としての役割だけでなく,代謝制御や遺伝子発現調節など様々な機能が明らかになってきました。

様々な細胞において脂肪滴の観察が行われていますが,非脂肪細胞の脂肪滴は1 μm以下で脂肪細胞の10~100 μmに比べて非常に小さいことが知られています。そのため,非脂肪生細胞の微小な脂肪滴のイメージングによる検出試薬が使用されてきましたが,Nile Redなどの既存の試薬では,脂肪滴以外の染色が見られる(S/N比が低い),生細胞イメージングに不向きなどの問題があり,微小な脂肪滴の観察は電子顕微鏡観察に限定されていました。

脂肪滴の模式図

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脂肪滴の模式図

Adipocyteの脂肪滴

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Adipocyteの脂肪滴

細胞種における脂肪滴のイメージ図

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細胞種における脂肪滴のイメージ図


Check it out!LipiDye®

長時間の生細胞イメージングに優れた高感度な脂肪滴染色試薬です。高い脂肪滴特異性に加え,低毒性かつ極めて高い光安定性を誇り,数日単位の長時間観察や脂肪滴融合・分解プロセスの生細胞イメージング,超高解像度顕微鏡での超微小脂肪滴の可視化に有用です。

本製品は名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所 山口茂弘教授,多喜正泰特任准教授の研究成果をもとに,フナコシ株式会社が製品化し,販売しています。

LipiDye<sup>®</sup>Ⅱ</font>による染色例(Adipocyte)

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LipiDye®Ⅱによる染色例(Adipocyte)

LipiDye<sup>®</sup>Ⅱ</font>による染色例(Non-adipocyte)

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LipiDye®Ⅱによる染色例(Non-adipocyte)

詳細は,LipiDye® Ⅱ(Webページ番号:65701)をご覧下さい。

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脂肪酸β酸化代謝過程のイメージング

脂肪酸は細胞を構成するさまざまな脂質の基本要素であり,グルコース,アミノ酸に並ぶエネルギー源として知られています。特に,グルコースが不足する飢餓時には,脂肪酸が積極的に分解されることで多量のATPが産生されます。脂肪酸は炭素鎖の長さの違いや不飽和度の違いでさまざまな種類がありますが,ミトコンドリア等において共通する分解経路が知られており,脂肪酸β酸化(Fatty acid beta-oxidation; FAO)と呼ばれています。 脂肪酸β酸化は主に4段階の酵素反応により段階的に分解する経路で,1)脂肪酸β位の酸化,2)β位の水和,3)β位の酸化,4)開裂により炭素数が2個短い脂肪酸とATPの原料であるアセチルCoAに分解されます。生成した炭素数が2個短い脂肪酸は,さらに同じサイクルで分解され,2炭素ずつ短い脂肪酸を繰り返しながら分解されます。がんや非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)などの疾患において脂肪酸β酸化は大きく変動することが示唆されており,脂肪酸β酸化の活性測定方法の開発が期待されていました。


脂肪酸β酸化

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脂肪酸β酸化(Fatty acid beta-oxidation:FAO)

Check it out!FAOBlue

FAOBlueは,脂肪酸分解の共通経路である脂肪酸β酸化(FAO)活性を,青色蛍光で可視化する試薬です。従来測定することが難しかった,生細胞での脂肪酸β酸化の活性を蛍光イメージングによって簡便に測定可能です。細胞種ごとのβ酸化活性の比較評価,β酸化活性の促進または阻害化合物の探索,β酸化に関わる酵素群の基礎研究など幅広く応用可能です。

本製品は九州大学大学院薬学研究院創薬ケミカルバイオロジー分野 王子田彰夫教授の研究成果をもとに,フナコシ株式会社が製品化し,販売しています。

脂肪酸β酸化活性測定試薬FAOBlueのイメージ図

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脂肪酸β酸化活性測定試薬
FAOBlueのイメージ図

HepG2細胞への使用例(-FAO inhibitor)

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HepG2細胞への使用例
(-FAO inhibitor)

HepG2細胞への使用例(+FAO inhibitor)

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HepG2細胞への使用例
(+FAO inhibitor)

FAOBlueは細胞内に取り込まれ,主にミトコンドリアで脂肪酸β酸化(FAO)を受けることで青色蛍光色素が細胞質に放出され,細胞全体が青色蛍光を発する。FAOBlueの青色蛍光はFAO阻害物質で処理することで抑制されるため,FAO特異的であることがわかる。

詳細は,FAOBlue(Webページ番号:65885)をご覧下さい。

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脂肪酸代謝産物の細胞内分布イメージング

脂肪酸は脂質の最小単位で,細胞内でアシルCoA,リン脂質,糖脂質,ジアシルグリセロール(DAG),トリアシルグリセロール(TAG)など様々な脂質構造に変換されます。脂肪酸代謝には多数の酵素が関与し,厳密に制御されており,その破綻は病態にもつながると考えられています。脂質代謝の理解には脂肪酸の代謝過程を解析するツールが求められており,蛍光標識脂肪酸が汎用されていますが,脂肪酸の代謝過程にかかわらず蛍光特性がほとんど変化しないため,各代謝過程を切り分けて分析することが困難とされていました。

Check it out!LipiDye®-M

LipiDye®-Mは,脂肪酸トランスポーターを介して細胞内に取り込まれます。その後,細胞内で脂質代謝を受け各種脂質構造に変換され,それぞれの脂質の適切な局在に移行することで,下図のようにオルガネラごとの極性に応じた蛍光色の変化を誘導します。
本製品は名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所 山口茂弘教授,多喜正泰特任准教授の研究成果をもとに,フナコシ株式会社が製品化し,販売しています。

LipiDye®-Mは上記の課題を克服すべく,名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所(ITbM)の山口茂弘教授,多喜正泰特任准教授らにより開発された新規蛍光標識脂肪酸(原著論文名:AP-C12)です。炭素数12の脂肪酸に新規環境応答性蛍光色素アザピレン(Azapyrene)が付加されており,蛍光基を含めるとおよそC18の脂肪酸相当の大きさを有します。アザピレンは従来用いられる蛍光色素とは異なり,周囲の分子極性を認識し,吸収波長・蛍光波長がともに変化します。高極性環境(親水性)では緑色,低極性環境(疎水性)になるに従い赤色にシフトする性質を有しています。励起光源と検出波長を適切に選ぶことで,各環境における脂質代謝状況を切り分けて観察できます。

LipiDye<sup>®</sup>-Mの構造

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LipiDye®-Mの構造

LipiDye<sup>®</sup>-Mの周囲の分子極性による蛍光特性の変化

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LipiDye®-Mの周囲の分子極性による蛍光特性の変化


LipiDye®-Mは環境応答性色素標識脂肪酸で,脂肪酸トランスポーターを介して細胞内に取り込まれた後,細胞内で脂質代謝を受け局在が変わるごとに蛍光が変化する特性を有しています。イメージングにより緑色蛍光と赤色蛍光画像を取得し,重ね合わせることで,脂質代謝の状態を3色で染め分けることができます。

LipiDye<sup>®</sup>-Mの代謝過程と生細胞の蛍光特性の変化

LipiDye®-Mの代謝過程と生細胞の蛍光特性の変化

参考文献

  • Kajiwara, K., et al., "A negative-solvatochromic fluorescent probe for visualizing intracellular distributions of fatty acid metabolites.", Nat. Commun., 13 (1), 2533 (2022). [PMID:35534485]

詳細は,LipiDye®-M (Lipid Metabolism Tracer)(Webページ番号:68133)をご覧下さい。

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脂質過酸化反応のイメージング

脂質過酸化反応(lipid peroxidation; LPO)は,酸化ストレスがきっかけで脂質が酸化的に分解する反応で,脂質の分解過程の一つです。脂質過酸化反応は,生物における細胞傷害の確立されたメカニズムであり,細胞および組織における酸化ストレスの指標として使用されます。
過酸化脂質は不安定であり,分解して反応性カルボニル化合物を含む複雑な一連の化合物を形成します。多価不飽和脂肪酸過酸化物は,分解時にマロンジアルデヒド(MDA)および4-ヒドロキシアルケナール(HAE)を生成し,これら下流の活性物質が起因してERストレスや細胞毒性,フェロトーシスの誘導など様々な影響を与えることが知られています。これらMDAおよびHAEの測定は脂質過酸化の指標として使用されています(Esterbauer, H., et al., "Chemistry and biochemistry of 4-hydroxynonenal, malonaldehyde and related aldehydes", Free Rad. Biol. Med., 11(1), 81, (1991) [PMID:1937131])。しかし特異性が不十分で,様々な下流の因子が産生されるため,より上流の因子の測定法が求められていました。


脂質過酸化反応(LPO)と脂質ラジカル(Lipid radical)

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脂質過酸化反応(LPO)と脂質ラジカル(Lipid radical)

Check it out!LipiRADICAL Green

LipiRADICAL Greenは脂質過酸化反応の上流因子である脂質ラジカル特異的な蛍光性検出試薬です。生細胞イメージング,試料中の脂質ラジカル量の相対定量,さらには試料中の脂質ラジカルの構造解析・網羅的同定に利用できます。また,OH-Penは脂質ラジカル特異的な中和剤としてご使用いただけます。

本製品は九州大学大学院 薬学研究院 生命物理化学分野 山田健一教授の研究成果をもとに,フナコシ株式会社が製品化し,販売しています。

LipiRADICAL Greenの蛍光発生原理

LipiRADICAL Greenの蛍光発生原理

Hepa1-6細胞に薬剤刺激を与えた際の生細胞イメージング例

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Hepa1-6細胞に薬剤刺激を与えた際の生細胞イメージング例

詳細は,LipiRADICAL Green(Webページ番号:69338)をご覧下さい。

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生体膜の相状態(Lipid order)のイメージング

生体膜の相状態

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生体膜の相状態

生体膜の構成脂質には様々な種類があり,膜の状態は,その脂質組成によって大きく異なると考えられます。例えば,飽和脂肪酸だけで構成される脂質膜は密度が高く,強固にパッキングされるため,秩序相(Lo)と呼ばれます。一方,不飽和脂肪酸を含む脂質で構成される脂質膜は,密度が低く無秩序相(Ld)と呼ばれます。このような脂質の微小環境を相状態(Lipid order)と呼びます。

単純モデルではLoとLdは分離し明確な相分離が起こりますが(上図参照),細胞の生体膜には様々な脂質が含まれるため,図中のモデルのような単純な相分離ではなく,総和の性質が反映された相状態となります。相状態は膜タンパク質の存在にも影響を受けると考えられ,実際の細胞膜上における相状態は非常に複雑です。細胞膜上のLoは脂質ラフト(Lipid raft)とも呼ばれ,生体膜の機能性ドメインとして注目されています。それゆえ,生体膜の流動性や硬さなど膜の生物物理学的性質の理解には,脂質膜の相状態の簡便なイメージング解析法の開発が期待されていました。


Check it out!LipiORDER

LipiORDERは環境応答性の蛍光色素で,生体膜の相状態(Lipid order)Lo/Ldをイメージングにより定量的に観察することができます。生細胞中でも高い化学的安定性を示し,細胞膜や細胞内膜など各種膜構造の相状態を観察することができます。

本製品は高知大学 教育研究部総合科学系複合領域科学部門 仁子陽輔博士の研究成果をもとにフナコシ株式会社が製品化し,販売しています。

生体膜の相状態(Lipid order)Lo/Ldをイメージングにより定量的に観察することができるLipiORDER

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生体膜の相状態(Lipid order)Lo/Ldをイメージングにより定量的に観察することができるLipiORDER

詳細は,LipiORDER(Membrane Lipid Order Imaging Dye)(Webページ番号:69336)をご覧下さい。

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お勧めの脂質研究関連製品ラインナップ

品名をクリックすると各製品の個別記事,画像をクリックすると拡大図と画像の説明,商品コードをクリックすると価格表がご覧いただけます。

測定・観察対象 品名 蛍光測定波長 染色・測定例 特長 商品コード
脂肪滴 LipiDye® 緑 色

励起:400~500 nm
蛍光:490~600 nm
LipiDye<sup>®</sup>Ⅱによる脂肪細胞および非脂肪細胞の染色例
  • 高い脂肪滴特異性と低いバックグラウンド

  • 非脂肪細胞の微小な脂肪滴観察に有用

  • 長時間イメージングによる動的挙動の解析に有用
FDV-0027
脂肪酸β酸化活性 FAOBlue 青 色

励起:405 nm
蛍光:420~500 nm
HepG2細胞への使用例
  • 生細胞での脂肪酸β酸化の活性を蛍光イメージングによって測定

  • 培地に添加後,30分から120分程度で観察可能
FDV-0033
脂肪酸代謝過程 LipiDye®-M 緑色(細胞質中)

励起:450~490 nm
蛍光:490~540 nm
LipiDye-M
  • 環境応答性蛍光色素標識脂肪酸で,脂肪酸の代謝状況・オルガネラ環境によって緑色赤色に蛍光が変化する
  • 脂肪酸の代謝過程を蛍光イメージングで追跡できる
FDV-0028
赤色(脂肪滴中)
励起:550~600 nm
蛍光:570~620 nm
脂質過酸化反応 LipiRADICAL 緑 色

励起:470 nm
蛍光:520~600 nm
LipiRADICAL
  • 生細胞イメージング,試料中の脂質ラジカル量の相対定量

  • in vitro試料中の脂質ラジカル含有量を蛍光強度で相対定量

  • 脂質ラジカル及び過酸化脂質ラジカルに特異的に蛍光を発し,活性酸素種には反応しない
FDV-0042
生体膜の相状態 LipiORDER 緑色(秩序相:Lo)
励起:405 nm
蛍光:500~550 nm
LipiORDER
  • 生細胞に添加するだけで,生体膜の相状態に応じて異なる蛍光特性

  • 既存の分子極性応答型蛍光色素 Laurdanより高い光安定性
FDV-0041
赤色(非秩序相:Ld)
励起:405 nm
蛍光:550~650 nm

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(テクニカルサポート 試薬担当)

reagent@funakoshi.co.jp

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