新規ワンポット反応の発見を起点としたホタルルシフェリンの生合成の全容解明

• Project/Area Number: 16J03104
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Biomolecular chemistry
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 蟹江 秀星 名古屋大学, 生命農学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: ホタル / ルシフェリン / 生合成中間体 / 蛹 / 生合成

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ホタルの発光基質であるホタルルシフェリンの生合成中間体と生合成酵素およびその酵素がコードされている遺伝子の特定を目指した。平成29年度は平成28年度に得られた知見を基に、再度、生合成中間体と推定した化合物の安定同位体標識体を用いたヘイケボタル生体への取り込み実験を行うことで、生合成中間体の1つを特定した。また、様々な成長段階（蛹から成虫にかけて）のヘイケボタルを用いて同様の取り込み実験を行い、安定同位体標識されたホタルルシフェリンの生成量を比較することで、成虫よりも蛹のホタルでホタルルシフェリンがより多く作られることを明らかにした。加えて、特定した生合成中間体とホタルの蛹抽出物を用いることで、試験管内（in vitro）でホタルルシフェリンの生合成を再現した。当初の目標であった生合成酵素およびその酵素がコードされている遺伝子の特定には至らなかったものの、本研究で得られた知見はそれら酵素や遺伝子の特定につながる新たな手がかりといえ、今後のホタルルシフェリンの生合成研究の進展に寄与するものであると考えられる。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Identification of hispidin as a bioluminescent active compound and its recycling biosynthesis in the luminous fungal fruiting body (2017)
  • Author(s): Yuichi Oba, Yoshiki Suzuki, Gabriel N. R. Martins, Rodrigo P. Carvalho, Tatiana A. Pereira, Hans E. Waldenmaier, Shusei Kanie, Masashi Naito, Anderson G. Oliveira, Felipe A. D, Ernani Pinto, Ilia V. Yampolsky, Cassius V. Stevani
  • Journal Title: Photochemical & Photobiological Sciences Volume: 16 Issue: 9 Pages: 1435-1440
  • DOI: 10.1039/c7pp00216e
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mechanism and color modulation of fungal bioluminescence (2017)
  • Author(s): Kaskova, Z., Dorr, F., Petushkov, V., Purtov, K., Tsarkova, A., Rodionova, N., Mineev, K., Guglya, E., Kotlobay, A., Baleeva, N., Baranov, M., Areseniev, A., Gitelson, J., Lukyanov, S., Suzuki, Y., Kanie, S., Pinto, E., Mascio, P. D., Waldenmaier, H., Pereira, T., Carvalho, R., Oliveira, A., Oba, Y., et al.
  • Journal Title: Science Advances Volume: 3 Issue: 4
  • DOI: 10.1126/sciadv.1602847
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] One-pot non-enzymatic formation of firefly luciferin in a neutral buffer from p-benzoquinone and cysteine (2016)
  • Author(s): Kanie, S., Nishikawa, T., Ojika, M., and Oba, Y.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 24794-24794
  • DOI: 10.1038/srep24794
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] One-pot Non-enzymatic Reaction of p-Benzoquinone with Cysteine Gives Firefly Luciferin (2018)
  • Author(s): S. Kanie, T. Nishikawa, M. Ojika and Y. Oba
  • Organizer: 名古屋大学博士課程教育リーディングプログラムIGER Annual Meeting 2017
• [Presentation] p-ベンゾキノンとシステインからのホタルルシフェリンの非酵素的ワンポット生成 (2016)
  • Author(s): 蟹江秀星, 西川俊夫, 小鹿一, 大場裕一
  • Organizer: 第58回天然有機化合物討論会
  • Place of Presentation: 仙台, 宮城
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] One-pot non-enzymatic formation of firefly luciferin from p-benzoquinone and cysteine in aqueous solution (2016)
  • Author(s): Kanie, S., Nishikawa, T., Ojika, M., and Oba, Y.
  • Organizer: 19th International Symposium on Bioluminescence and Chemiluminescence
  • Place of Presentation: Tsukuba, Japan
  • Year and Date: 2016-05-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Changes of the D- and L- firefly luciferin ratio on the growth stages of the Japanese firefly, Luciola lateralis (2016)
  • Author(s): Nakai, R., Kanie, S., Ikeya, H., Oba, Y.
  • Organizer: 19th International Symposium on Bioluminescence and Chemiluminescence
  • Place of Presentation: Tsukuba, Japan
  • Year and Date: 2016-05-29
  • Int'l Joint Research