| Project/Area Number |
22H00352
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 37:Biomolecular chemistry and related fields
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
難波 康祐 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 教授 (50414123)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
KARANJIT SANGITA 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 講師 (60784650)
小林 高範 石川県立大学, 生物資源環境学部, 教授 (70590206)
村田 佳子 公益財団法人サントリー生命科学財団, 生物有機科学研究所・統合生体分子機能研究部, 特任研究員 (60256047)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥41,860,000 (Direct Cost: ¥32,200,000、Indirect Cost: ¥9,660,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
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| Keywords | ムギネ酸 / ファイトシデロフォア / 植物感染症 / YS/YSLトランスポーター / トランスポーター標識 / アルカリ性不良土壌 / ムギネ酸プローブ / 蛍光プローブ / 分子プローブ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題は、イネ科植物が根から分泌する天然のキレート剤「ムギネ酸」と他種生物との関わりを明らかにし、種々の食料問題を解決するための新たな知見を得ることを目的とする。具体的には、1) イネ科以外の植物がムギネ酸を利用する分子機構、2) 土壌細菌がムギネ酸を分解および利用する分子機構、3) 植物感染症に対するムギネ酸治療の可能性について、独自の化学プローブを用いて明らかにすることを試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
・ムギネ酸プローブを用いた動植物でのin vivo試験を実施するためには、ムギネ酸の安定供給が必要であった。これまで2'-デオキシムギネ酸やプロリン-2'-デオキシムギネ酸(PDMA)の簡便合成法は確立できていたが、ムギネ酸の大量合成は未だ困難であった。そこで2023年度ではムギネ酸の簡便合成法の開発に取り組み、ムギネ酸の新規合成法を確立した。これにより、種々のムギネ酸プローブの供給を達成し、in vivo試験を行うことが出来るようになった。本成果はAngew. Chem. Int. Ed.誌に受理された。
・ムギネ酸の生合成前駆体であるニコチアナミンの蛍光プローブを開発し、本プローブが哺乳動物の小腸に発現しているトランスポーターPAT1を通過することを確認した。先のムギネ酸合成法を適用することで量的供給も達成し、マウスでのin vivo試験を行うことができた。
・新たなtert-ブチル化法を開発した。これにより次世代肥料PDMAやムギネ酸の原料を低コストで供給することが可能となり、PDMAの実用化およびムギネ酸プローブの供給を迅速に推し進めることが出来た。
・カンキツグリーニング病の病原菌の増殖阻害剤と師管に輸送される化合物を連結させた治療薬候補剤の合成に成功した。次年度以降に効果を評価していく。
ムギネ酸の量的供給が可能となったことから、2023年度では種々のムギネ酸プローブの合成を達成できた。現在、種々の動植物でのin vitro試験が進行中であり、次年度以降はムギネ酸の機能解明が達成されると期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
・昨年度までに天然のムギネ酸の短工程合成法を開発したが、今年度では再現性の確立、スケールアップ等への適用を達成し、Angewandte誌で発表した。実際に、本合成法を適用してムギネ酸プローブおよびニコチアナミンプローブの量的供給も達成し、動植物でのin vivo試験も実施できた。
・新たなtert-ブチル化法の開発し、特許申請および論文発表を行なった。PDMAおよびムギネ酸の合成原料を簡便に供給することが可能になった。
・PDMAの世界各地での栽培試験を実施し、実用化に向けた知見を得ることができた。
・カンキツグリーニング病の治療薬候補化合物を合成できた。
種々のプローブや治療薬候補化合物の合成を達成し、すでにin vivo試験を開始している。次年度はこれらのin vivo試験の結果を詳細に解析することで、ムギネ酸の機能に関する新たな知見が得られることが期待できる。以上より、研究は当初の計画の通り順調に進行していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度までにカンキツグリーニング病の病原菌の増殖を抑制する化合物と師管に輸送する化合物とを連結した治療薬候補化合物の合成を達成できたことから、次年度以降はこの候補化合物の評価を行い、その結果をフィードバックした新たな候補化合物の開発を行う。これにより、研究期間終了までにカンキツグリーニング病治療薬のリード化合物を見出す。また、トランスポーター標識プローブを用いてもトランスポーターが標識できなかったイネ科以外の植物を数種類選定した。植物種が選定できたので、今後はこれらの植物がどのようにしてムギネ酸を利用しているかについて明らかにしていく。ムギネ酸投与による遺伝子の変化や土壌細菌組成の変化などを検証していくと共に、ムギネ酸およびPDMAの蛍光プローブを用いて受動拡散で取り込まれている経路についても明らかにしていく。
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