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ジアミンやタンパク質で進行する新奇イミン環化反応の検証と活性、およびその標的探索

Publicly Offered Research

Project AreaChemical Biology using bioactive natural products as specific ligands: identification of molecular targets and regulation of bioactivity
Project/Area Number 24102518
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

田中 克典  独立行政法人理化学研究所, 田中生体機能合成化学研究室, 准主任研究員 (00403098)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywords共役イミン / ポリアミン / アクロレイン / [4+4]環化反応 / 8員環 / 毒性 / 酸化ストレス / 1,5-ジアザビシクロオクタン / 2,6,9-トリアザビシクロ[3.3.1]ノナン / 疾患
Research Abstract

平成24年度の共役イミン誘導体による新しい反応性を探索する研究過程で、天然ポリアミンとアクロレインから生成する共役イミンが[4+4]環化反応が起こすことを見出した。そこで平成25年度では、本反応がポリアミンの機能に関連して、生体内で担う役割について検討した。すなわち、(1)ポリアミンとアクロレインから得られる共役イミン[4+4]環化の誘導体の合成、(2)酸化ストレスへの影響、および(3)NMRによる酵素反応を検証した結果、細胞増殖に顕著に携わっているポリアミンと、ポリアミンから酸化酵素により代謝されて生じるアクロレインとの間でも本反応が進行していることを突き止めた。カラムクロマトグラフィーやHPLC等で精製すると化合物が分解するが、反応溶液をそのまま、あるいは濃縮してNMRを測定すると生成物を確認することができた。これがこれまでにこの反応と生成物が検出できていなかった理由である。この際に生成する8員環は、生体内では毒性のアクロレインを効率的に中和する。一方、生体内での制御機構が破綻すると、ポリアミンが細胞から追い出され、そこで血清内のアミン酸化酵素によって大量のアクロレインが生じる。これは速やかに[4+4]重合反応を起こし、ヒドロゲル状の8員環のポリマーを与えることが判明した。カチオン性であるハイドロゲルは、直ちに細胞に接着して、数分の間に細胞を殺傷した。このように、報告者が見出した共役イミンの[4+4]反応が生体内でも起こっており、癌や動脈硬化症に代表される様々な疾患を引き起こすという、全く新規な酸化ストレス仮説を提唱することができた。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (76 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 12 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (55 results) (of which Invited: 19 results) Book (4 results) Remarks (5 results)

  • [Journal Article] In Vivo Kinetics and Biodistribution Analysis of Neoglycoproteins: Effects of Chemically Introduced Glycans on Proteins2014

    • Author(s)
      A. Ogura, A. Kurbangalieva, K. Tanaka
    • Journal Title

      Glycoconj. J

      Volume: - Issue: 4 Pages: 273-279

    • DOI

      10.1007/s10719-014-9520-3

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    • Author(s)
      Tanaka, K., Matsumoto, R., Pradipta, A. R., Kitagawa, Y., Okumura, M. Manabe. Y., Fukase, K.
    • Journal Title

      Synlett

      Volume: 25 Issue: 07 Pages: 1026-1030

    • DOI

      10.1055/s-0033-1340859

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    • Author(s)
      Uchinashi, Y., Tanaka, K., Manabe, Y., Fujimoto, Y., Fukase, K.
    • Journal Title

      Journal of carbohydrate chemistry

      Volume: 33 Issue: 2 Pages: 55-67

    • DOI

      10.1080/07328303.2014.880116

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    • Author(s)
      Tanaka, K., Kitadani, M., Tsutsui, A., Pradipta, AR., Imamaki, R., Kitazume, S., Taniguchi, N., Fukase K.
    • Journal Title

      Org Biomol Chem.

      Volume: 12 Issue: 9 Pages: 1412-1418

    • DOI

      10.1039/c3ob42267d

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    • Journal Title

      Org Biomol Chem.,

      Volume: 11 Issue: 42 Pages: 7326-7333

    • DOI

      10.1039/c3ob41507d

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      A. Tsutsui, K. Tanaka
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      Org. Biomol. Chem.

      Volume: 11 Issue: 41 Pages: 7208-7211

    • DOI

      10.1039/c3ob41285g

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      K. Mazumder, K. Tanaka, K. Fukase
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      Molecules

      Volume: 18 Issue: 8 Pages: 8929-8944

    • DOI

      10.3390/molecules18088929

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      A. R. Pradipta, K. Tanaka
    • Journal Title

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      Volume: 87 Issue: 10 Pages: 2001-2014

    • DOI

      10.3987/rev-13-778

    • NAID

      40019802785

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      A. R. Pradipta
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      生命化学研究レター, フロンティア生命化学研究会出版

      Volume: 41 Pages: 21-23

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      T. Iwata, K. Tanaka, T. Tahara, S. Kozaki, H. Onoe, Y. Watanabe, K. Fukase
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      Volume: 9 Issue: 5 Pages: 1019-1025

    • DOI

      10.1039/c3mb25462c

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      K. Tanaka, K. Moriwaki, S. Yokoi, K. Koyama, E. Miyoshi, K. Fukase
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      Volume: 21 Pages: 1074-1077

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      K. Tanaka, E. R. O. Siwu, S. Hirosaki, T. Iwata, R. Matsumoto, Y. Kitagawa, A. R. Pradipta, M. Okumura, K. Fukase
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      Tetrahedron Lett.

      Volume: 53 Pages: 5899-5902

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      田中克典
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      日本化学会第93春季年会
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      草津
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      日本化学会第93春季年会
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      草津
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      RIKEN-ICCAS-IOP-PKU-Tsinghua Joint Symposium
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      田中克典
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      松本梨沙,田中克典,深瀬浩一
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      田中克典
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      和光:理化学研究所
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機合成反応を駆使した生体分子システムの解明と制御への挑戦

    • Author(s)
      田中克典
    • Organizer
      基礎科学課題研究「分子システム研究」平成25年度研究報告会(独)理化学研究所主催
    • Place of Presentation
      和光:理化学研究所
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      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Exploring Chemistry and Biology of N-Alkyl Unsaturated Imines

    • Author(s)
      田中克典
    • Organizer
      The 8th International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia & The 4th New Phase International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia
    • Place of Presentation
      大阪
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  • [Presentation] Exploring the Chemistry and Biology of Unsaturated Imines

    • Author(s)
      田中克典
    • Organizer
      RIKEN-ICCAS-IOP-PKU-Tsinghua、Joint Symposium on Materials Science
    • Place of Presentation
      和光:理化学研究所
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      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Template-Assisted Synthesis of Phosphorylated Protein Recognition Peptide and Its Selective Tumor Growth Inhibition

    • Author(s)
      Koichi Fukase, Takayuki Iwata, Sanae Shirotsuki, Chika Kageyama, Tsuyoshi Tahara, Satoshi Nozaki, Eric R. O. Siwu, Satoru Tamura, Shunsuke Douke, Nobutoshi Murakami, Hirotaka Onoe, Yasuyoshi Watanabe and Katsunori Tanaka
    • Organizer
      4th Asia-Pacific International Peptide Symposium
    • Place of Presentation
      大阪
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 生体内での反応解析から開拓、制御、さらにものづくりまで

    • Author(s)
      田中克典
    • Organizer
      第3回CSJ化学フェスタ2013 ナノ機能への挑戦ー材料、素子、バイオ、そして未来ー
    • Place of Presentation
      東京
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    • Invited
  • [Presentation] Synthetic Study of N-Glycan Library Using Microflow Reactor

    • Author(s)
      Yoshiyuki Manabe, Jiazhou Zhou, Masahiro Nagasaki, Naoya Minamoto, Katsunori Tanaka, Koichi Fukase
    • Organizer
      5th Asia Communications of Glycobiology and Glycotechnology (ACGG),
    • Place of Presentation
      Khon Kaen, Thailand
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  • [Presentation] Exploring the Chemistry and Biology of Unsaturated Imines

    • Author(s)
      田中克典
    • Organizer
      Tsukuba Global Science Week 2013 Integration of Chemistry and Life Science Session
    • Place of Presentation
      筑波
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    • Invited
  • [Presentation] Exploring the “Overlooked” Chemistry and Biological Functions of Unsaturated Imines

    • Author(s)
      田中克典
    • Organizer
      International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
    • Place of Presentation
      仙台
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    • Invited
  • [Presentation] 水酸基やアミノ基が活性化する共役イミンの[4+4]環化反応ー合成的展開と生体機能制御の可能性ー

    • Author(s)
      筒井歩、Ambara R. Pradipta、松本梨沙、深瀬浩一、田中克典
    • Organizer
      第55回天然有機化合物討論会
    • Place of Presentation
      京都
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  • [Presentation] 生体内での「隠された化学反応」の開拓と生体機能解明および動物内合成への挑戦

    • Author(s)
      田中克典
    • Organizer
      東京工業大学生命理工学研究科 生体分子機能工学専攻生体分子 サイエンスセミナー
    • Place of Presentation
      神奈川
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    • Invited
  • [Presentation] 効率的な結合形成反応による生体内機能解析と分子イメージング、およびインビボ生理活性分子合成への挑戦

    • Author(s)
      田中克典
    • Organizer
      理研ライフサイエンス技術基盤研究センター分子イメージングセンターセミナー
    • Place of Presentation
      神戸
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    • Invited
  • [Presentation] 「化合物」ではなく「合成化学反応」から生体機能化学を攻める

    • Author(s)
      田中克典
    • Organizer
      生体機能関連化学部会若手の会 第25回サマースクール
    • Place of Presentation
      八王子
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    • Invited
  • [Presentation] One-Pot Synthesis of 2-Aminoimidazole Natural Products: Inspired by Arginine Post-Translational Modification

    • Author(s)
      岩田隆幸、深瀬浩一、田中克典
    • Organizer
      The First Asian Conference for "MONODUKURI" Strategy by Synthetic Organic Chemistry
    • Place of Presentation
      沖縄
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  • [Presentation] Discovery of [4+4] & [4+2] Reactions of Unsaturated Imines and Application to Alkaloids Synthesis

    • Author(s)
      Ambara R. Pradipta, 田中克典
    • Organizer
      The First Asian Conference for "MONODUKURI" Strategy by Synthetic Organic Chemistry
    • Place of Presentation
      沖縄
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  • [Presentation] [4+4] Cycloaddition of Polyamine-Derived Unsaturated Imines and They Biological Functions

    • Author(s)
      筒井歩、今牧理恵、北爪しのぶ、谷口直之、田中克典
    • Organizer
      The First Asian Conference for "MONODUKURI" Strategy by Synthetic Organic Chemistry
    • Place of Presentation
      沖縄
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  • [Presentation] Introduction for ACMS 2013

    • Author(s)
      田中克典
    • Organizer
      The First Asian Conference for “MONODUKURI” Strategy by Synthetic Organic Chemistry (ACMS)
    • Place of Presentation
      沖縄
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    • Invited
  • [Presentation] 有機合成化学者の生物学への挑戦:共役イミンの新奇反応性の開拓と生きている動物内への展開

    • Author(s)
      田中克典
    • Organizer
      岡山理科大学 平成25年度第2回グリーン元素講演会
    • Place of Presentation
      岡山
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    • Invited
  • [Presentation] 『合成化合物』ではなく『有機合成反応』で生命科学を学び、操る

    • Author(s)
      田中克典
    • Organizer
      東京大学大学院工学系研究科化学生命工学専攻講演会「化学と生命のかけはし」
    • Place of Presentation
      東京
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    • Invited
  • [Book] 天然物合成におけるマイクロフロー反応の活用:免疫活性物質, プリスタン天然物のプロセス合成を例として, ファインケミカル「特集 天然物合成化学の新たな展開」2014

    • Author(s)
      田中克典
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      シーエムシー出版
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  • [Book] ファインケミカル「特集 天然物合成化学の新たな展開」2014

    • Author(s)
      田中克典
    • Total Pages
      2
    • Publisher
      シーエムシー出版
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  • [Book] 古くて新しい有機合成反応の開拓を起点とする天然物ケミカルバイオロジー「研究紹介」, News Letter,2014

    • Author(s)
      田中克典
    • Total Pages
      4
    • Publisher
      天然物ケミカルバイオロジー:分子標的と活性制御 (ChemBioChem) 出版
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  • [Book] 動物個体内における糖鎖複合体の分子イメージング, 第三の生命鎖 糖鎖の機能と疾患 (実験医学増刊)2013

    • Author(s)
      田中克典, 深瀬浩一
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      羊土社出版
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  • [Remarks] 独立行政法人理化学研究所 田中克典研究室ホームページ

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      http://www.riken.jp/research/labs/associate/biofunct_synth_chem/

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  • [Remarks] 田中克典研究室ホームページ

    • URL

      http://www.riken.jp/nori-tanaka-lab/

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  • [Remarks] 田中生体機能合成化学研究室

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      http://www.riken.jp/nori-tanaka-lab/

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  • [Remarks] 理化学研究所 - 田中生体機能合成化学研究室

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      http://www.riken.go.jp/research/labs/associate/biofunct_synth_chem/

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  • [Remarks] 理化学研究所 - 田中生体機能合成化学研究室(基幹研)

    • URL

      http://www.asi.riken.jp/jp/laboratories/associatelabs/biofunc/index.html

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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