アレロケミカルを起点とした植物間コミュニケーション分子の開発

• Project Area: Frontier research of chemical communications
• Project/Area Number: 20H04780
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 新藤 充 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (40226345)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 重力屈性 / 植物 / 阻害剤 / アレロケミカル / 有機合成 / シロイヌナズナ / アレロパシー / 分子プローブ

Outline of Research at the Start

植物が持つ自己防御システムであるアレロパシー現象は、植物間のコミュニケーションとみなされる。これまでユキヤナギのアレロケミカルであるシス桂皮酸の蛍光プローブを用いた分子イメージング実験により根冠への局在化を観察し、この化合物が重力屈性に影響を及ぼす可能性を示した。そこで重力屈性阻害試験をシス桂皮酸類縁体に施したところ、重力屈性を特異的に阻害するku-76およびより強力なku-288を見出した。
そこで本研究ではku-76の構造展開を行い強力な重力屈性阻害剤を開発するとともに、構造活性相関研究を通じて分子プローブの合成を行い、それを用いた作用機構の解析を行うことを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

ユキヤナギ由来のアレロケミカルを起点に、既に我々が見出したレタス幼根に対する重力屈性阻害剤(ku-76)をリード化合物として様々な類縁体を合成し、その阻害活性を評価してきた。昨年度まで、ku-76類縁体に関して、レタス幼根に対する重力屈性阻害試験を繰り返し行い、その再現性を確実なものとするとともに、構造活性相関を明らかにした。今回、この知見（EZジエン骨格およびカルボン酸、芳香環を必須構造とする）をもとに構造展開を行ったところ、阻害活性が100倍以上強いku-288およびku-303を見出した。とくにフェニルアルキニル基を有するku-303は伸長阻害活性が極めて弱いことから、前例のない特異的な重力屈性阻害剤であることが明らかとなった。これは既知の数少ない重力屈性阻害剤の中でも最強の活性を示す。
作用機序に関する情報を得るためには、全ゲノム解析が完了している試験植物であるシロイヌナズナを試験植物として用いる必要がある。そこでオーキシンの植物根内での動的挙動と本阻害剤との関係などを探る植物生理学実験に供するために、基礎生物学研究所との共同研究でシロイヌナズナの重力屈性阻害実験系の立ち上げを行った。そしてその手法に基づき、ku-288、ku-303などの強力な阻害化合物の重力屈性阻害試験を行った。その結果、シロイヌナズナはレタスよりも総じて感度が低かったが、十分な重力屈性阻害効果が観察された。また、化合物によっては根がとぐろを巻くような現象も観察された。この作用機序を探索するために基礎生物学研究所との共同研究を行い、植物ホルモンの動態・輸送を変化させる新規な機構による阻害作用の証拠が得られた。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] LMU Munich(ドイツ)
• [Journal Article] Retro‐Friedel‐Crafts‐Type Acidic Ring‐Opening of Triptycenes: A New Synthetic Approach to Acenes (2022)
  • Author(s): Iwata Takayuki、Kawano Ryusei、Fukami Takuto、Shindo Mitsuru
  • Journal Title: Chemistry A European Journal Volume: 28 Issue: 12
  • DOI: 10.1002/chem.202104160
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cycloaddition Initiated by Ynolates: High-Energy Dianion Equivalents as a Molecular Glue (2021)
  • Author(s): Shindo Mitsuru、Iwata Takayuki
  • Journal Title: Synlett Volume: 33 Issue: 06 Pages: 531-545
  • DOI: 10.1055/s-0040-1719857
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 不均一系触媒による酸素を用いた芳香環C-H結合の酸化的分子変換法の開発 (2021)
  • Author(s): 松本健司, 新藤充、吉田昌裕
  • Journal Title: Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan Volume: 79 Issue: 8 Pages: 755-765
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.79.755
  • NAID: 130008072254
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Suramin Inhibits Mitochondrial ADP/ATP Carrier, Not Only from the Cytosolic Side But Also from the Matrix Side, of the Mitochondrial Inner Membrane (2021)
  • Author(s): Fujiwara Yoshinobu、Ito Takeshi、Toiyama Atsumi、Yamamoto Takenori、Yamazaki Naoshi、Shindo Mitsuru、Shinohara Yasuo
  • Journal Title: BPB Reports Volume: 4 Issue: 3 Pages: 92-97
  • DOI: 10.1248/bpbreports.4.3_92
  • NAID: 130008053512
  • ISSN: 2434-432X
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Quadruple Role of Pd Catalyst in Domino Reaction Involving Aryl to Alkyl 1,5‐Pd Migration to Access 1,9‐Bridged Triptycenes (2021)
  • Author(s): Iwata Takayuki、Kumagai Satoru、Yoshinaga Tatsuro、Hanada Masato、Shiota Yoshihito、Yoshizawa Kazunari、Shindo Mitsuru
  • Journal Title: Chemistry A European Journal Volume: 27 Issue: 45 Pages: 11548-11553
  • DOI: 10.1002/chem.202101728
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exposure to (–)-Xanthatin during the Haploid Formation of Mouse Spermatocyte GC-2spd(ts) Cells, an <i>in vitro</i> Male Germ Cell Model (2021)
  • Author(s): Hirao-Suzuki Masayo、Takeda Shuso、Shindo Mitsuru
  • Journal Title: BPB Reports Volume: 4 Issue: 6 Pages: 202-205
  • DOI: 10.1248/bpbreports.4.6_202
  • NAID: 130008131874
  • ISSN: 2434-432X
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Synthesis of 1,8,13-Substituted Triptycenes (2021)
  • Author(s): Iwata Takayuki、Shindo Mitsuru
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 50 Issue: 1 Pages: 39-51
  • DOI: 10.1246/cl.200600
  • NAID: 130007966003
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mild Environment-friendly Oxidative Debenzylation of N-Benzylanilines Using DMSO as an Oxidant (2020)
  • Author(s): Yoshinaga Tatsuro、Iwata Takayuki、Shindo Mitsuru
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 49 Issue: 2 Pages: 191-194
  • DOI: 10.1246/cl.190854
  • NAID: 130007795238
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Essential structural features of (2Z,4E)-5-phenylpenta-2,4-dienoic acid for inhibition of root gravitropism (2020)
  • Author(s): Shindo Mitsuru、Makigawa Saki、Matsumoto Kenji、Iwata Takayuki、Wasano Naoya、Kano Arihiro、Morita Miyo Terao、Fujii Yoshiharu
  • Journal Title: Phytochemistry Volume: 172 Pages: 112287-112287
  • DOI: 10.1016/j.phytochem.2020.112287
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anthranoxides as Highly Reactive Arynophiles for the Synthesis of Triptycenes (2020)
  • Author(s): Iwata Takayuki、Hyodo Mizuki、Fukami Takuto、Shiota Yoshihito、Yoshizawa Kazunari、Shindo Mitsuru
  • Journal Title: Chemistry A European Journal Volume: 26 Issue: 39 Pages: 8506-8510
  • DOI: 10.1002/chem.202002065
  • NAID: 120007187862
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of 9-Hydroxytriptycenes Bearing a Functionalized Substituent at the C-10 Position through a Triple Cycloaddition Reaction of Ynolates Derived from 2,6-Di-tert-butylphenyl Esters (2020)
  • Author(s): Sun Jun、Iwata Takayuki、Shindo Mitsuru
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 49 Issue: 9 Pages: 1084-1087
  • DOI: 10.1246/cl.200412
  • NAID: 130007897055
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Flow Synthesis of Triptycene via Triple Cycloaddition of Ynolate to Benzyne (2020)
  • Author(s): Shindo Mitsuru、Iwata Takayuki、Yoshinaga Tatsuro
  • Journal Title: Synlett Volume: 31 Issue: 19 Pages: 1903-1906
  • DOI: 10.1055/s-0040-1706417
  • NAID: 120007187861
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Design and chemical synthesis of root gravitropism inhibitors: Bridged analogues of ku-76 have more potent activity (2020)
  • Author(s): Shindo Mitsuru、Makigawa Saki、Kodama Kozue、Sugiyama Hiromi、Matsumoto Kenji、Iwata Takayuki、Wasano Naoya、Kano Arihiro、Morita Miyo Terao、Fujii Yoshiharu
  • Journal Title: Phytochemistry Volume: 179 Pages: 112508-112508
  • DOI: 10.1016/j.phytochem.2020.112508
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Catalytic and Aerobic Oxidative Biaryl Coupling of Anilines Using a Recyclable Heterogeneous Catalyst for Synthesis of Benzidines and Bicarbazoles (2020)
  • Author(s): Matsumoto Kenji、Toubaru Yasunori、Tachikawa Shohei、Miki Ayaka、Sakai Kentaro、Koroki Syota、Hirokane Tsukasa、Shindo Mitsuru、Yoshida Masahiro
  • Journal Title: The Journal of Organic Chemistry Volume: 85 Issue: 23 Pages: 15154-15166
  • DOI: 10.1021/acs.joc.0c02020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lotus japonicus karrikin receptors display divergent ligand-binding specificities and organ-dependent redundancy (2020)
  • Author(s): Carbonnel Samy、Torabi Salar、Griesmann Maximilian、Bleek Elias、Tang Yuhong、Buchka Stefan、Basso Veronica、Shindo Mitsuru、Boyer Francois-Didier、Wang Trevor L.、Udvardi Michael、Waters Mark T.、Gutjahr Caroline
  • Journal Title: PLOS Genetics Volume: 16 Issue: 12 Pages: e1009249-e1009249
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1009249
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis of iptycenes Using Ambident Anthracene, (2022)
  • Author(s): Mizuki Hyodo, Takayuki Iwata, Shindo Mitsuru
  • Organizer: 日本化学会第102春季年会
• [Presentation] トリプチセンのレトロ Friedel-Crafts型開環とそのアセン合成への応用 (2022)
  • Author(s): 川野隆生、岩田隆幸、新藤充
  • Organizer: 日本化学会第102春季年会
• [Presentation] 分子内檜山カップリングを基盤とした1,8,13位異種置換トリプチセンの合成 (2022)
  • Author(s): 花田 将人、熊谷 智、岩田 隆幸、新藤 充
  • Organizer: 日本化学会第102春季年会
• [Presentation] 3-トリフルオロメチルベンザインを用いたトリプチセンの合成 (2022)
  • Author(s): 岩田 隆幸、兵頭 瑞樹、藤原 匠、川野 隆生、Leah Kuhn, Igor V Alabugin, 新藤 充,
  • Organizer: 日本化学会第102春季年会
• [Presentation] 高活性化ジビニルケトンの中性ナザロフ反応における置換基効果 (2022)
  • Author(s): 船津 心吾、岩田 隆幸、新藤 充
  • Organizer: 日本薬学会第142年会
• [Presentation] 高反応性アントラセンを利用した置換トリプチセンの効率合成 (2021)
  • Author(s): 兵頭 瑞樹、深見 拓人、岩田 隆幸、塩田 淑仁、吉澤 一成、新藤 充
  • Organizer: 第31回万有福岡シンポジウム
• [Presentation] 酸を用いた9－ヒドロキシトリプチセンの開環 (2021)
  • Author(s): 川野隆生、深見拓人、岩田隆幸、新藤充
  • Organizer: 第118回有機合成シンポジウム
• [Presentation] 近接効果による分子内活性化を利用した機能性トリプチセンの合成 (2021)
  • Author(s): 花田将人、熊谷智、岩田隆幸、新藤充
  • Organizer: 第58回化学関連支部合同九州大会
• [Presentation] ジビニルケトンのルイス塩基性向上に基づく中性ナザロフ反応の開発 (2021)
  • Author(s): 船津心吾・梶原康平・岩田隆幸・新藤充
  • Organizer: 第58回化学関連支部合同九州大会
• [Presentation] 高反応性アントラセンを利用した置換トリプチセンの効率合成 (2021)
  • Author(s): 兵頭瑞樹（新藤充：指導教員）
  • Organizer: 第33回若手研究者のためのセミナー
  • Invited
• [Presentation] 近接効果による分子内活性化を利用した機能性トリプチセンの合成 (2021)
  • Author(s): 花田将人、熊谷智、岩田隆幸、新藤充
  • Organizer: 第33回若手研究者のためのセミナー
• [Presentation] 檜山カップリングを用いた1，8，13位異種置換トリプチセンの合成 (2021)
  • Author(s): 花田将人、熊谷智、吉永達郎、岩田隆幸、新藤充
  • Organizer: 第38回日本薬学会九州山口支部大会
• [Presentation] 9－ヒドロキシトリプチセンのretro-Friedel-Crafts型開環 (2021)
  • Author(s): 川野隆生、深見拓人、岩田隆幸、新藤充
  • Organizer: 第38回日本薬学会九州山口支部大会
• [Presentation] 高エネルギー分子：イノラートによるトリプチセンの合成と展開 (2021)
  • Author(s): 新藤充
  • Organizer: 岡山理科大学理学部オンライン講演会
  • Invited
• [Presentation] Generation and reactions of lithium ynolates: Regioselective one-pot synthesis of triptycenes (2021)
  • Author(s): Mitsuru SHINDO
  • Organizer: Pacifichem2021
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 活性化アントラセンを利用したトリプチセンの合成 (2021)
  • Author(s): 兵頭瑞樹、深見拓人、岩田隆幸、塩田淑仁、吉澤一成、新藤充
  • Organizer: 日本化学会第101春季年会
• [Presentation] 酸による9－ヒドロキシトリプチセンの開環 (2021)
  • Author(s): 川野隆生、深見拓人、岩田隆幸、新藤充
  • Organizer: 日本化学会第101春季年会
• [Presentation] 1，8，13位置換トリプチセンを土台とした大環状分子の合成 (2021)
  • Author(s): 前畑勇介、吉永達郎、岩田隆幸、新藤充
  • Organizer: 日本化学会第101春季年会
• [Presentation] 高度活性化ジビニルケトンの中性条件下でのナザロフ反応 (2021)
  • Author(s): 船津心吾、梶原康平、岩田隆幸、新藤充
  • Organizer: 日本薬学会第141年会
• [Presentation] 1,5-Pd移動を鍵としたトリプチセンの連続的還元-環化-鈴木カップリング反応 (2021)
  • Author(s): 岩田隆幸、熊谷智、吉永達郎、新藤充
  • Organizer: 日本薬学会第141年会
• [Presentation] 高エネルギー分子：イノラートによるトリプチセンの合成と展開 (2021)
  • Author(s): 新藤充
  • Organizer: 東京工業大学大学院理学院講演会
  • Invited
• [Presentation] 1,8,13-置換トリプチセンを足場としたシクロフェニレンの合成 (2020)
  • Author(s): 前畑勇介,吉永達郎,岩田隆幸,新藤充
  • Organizer: 第10回CSJ化学フェスタ2020
• [Presentation] β-アルコキシジビニルケトンを基質とした低プロトン濃度条件で進行するナザロフ反応の開発 (2020)
  • Author(s): 船津 心吾・梶原 康平・岩田 隆幸・新藤 充
  • Organizer: 第10回CSJ化学フェスタ2020
• [Presentation] 活性化アントラセンを利用したトリプチセンの合成 (2020)
  • Author(s): 兵頭瑞樹・深見拓人・深見拓人・岩田隆幸・新藤充
  • Organizer: 第10回CSJ化学フェスタ2020
• [Presentation] ダブル脱プロトン化を利用したイノラートの生成 (2020)
  • Author(s): 孫軍、岩田隆幸、新藤充
  • Organizer: 第30回福岡万有シンポジウム
• [Presentation] 1,5-パラジウム移動を経由する1,9-架橋トリプチセンの合成 (2020)
  • Author(s): 岩田隆幸、熊谷智、吉永達郎、新藤充
  • Organizer: 第117回有機合成シンポジウム
• [Book] 演習で学ぶ有機化学 基礎の基礎 (2021)
  • Author(s): Michael Cook、Philippa Cranwell、新藤 充（訳）
  • Total Pages: 144
  • Publisher: 化学同人
  • ISBN: 9784759820270
• [Remarks] 新藤研研究内容
  • URL: https://shindo-kano-lab.weebly.com/research.html
• [Remarks] 新藤研 研究内容
  • URL: https://shindo-kano-lab.weebly.com/research.html