天然ゴムの生合成機構とその特異な分子構造の関連の解析

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09480140
• Research Institution: TOKYO UNIVERSITY OF AGRICULTURE AND TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 田中 康之 東京農工大学, 工学部, 教授 (80015114)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古山 種俊 東北大学, 反応化学研究所, 教授 (20089808) ; 河原 成元 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (00242248)
• Keywords: 天然ゴム / 生合性 / ファルネシル二リン酸 / in vitro合成 / ラテックス / ポリプレノール

Research Abstract

ヘベア樹(Hevea brasiliensis)からラテックスとして得られる天然ゴムの生合成機構はイソペンテニル二リン酸(IDP)を経由する基本経路が解明されているが,開始反応は不明であり、鎖長や機械性の制御機構に関する知見は得られていない。これまでの研究で、本申請者らはNMRによる構造解析からイソプレン単位の配列構造の決定法を確立した。本研究では、ラテックスのボトム画分にFDP、GGDPなどの各種基質あるいはF-などの阻害剤の存在下で^<14>C-IDPのゴム分子鎖への取り込みとゴム生成量を解析し、開始反応機構を解明した。この系では高分子量も合成され、従来の洗浄ゴム粒子を用いるin vitro合成とは異なり、in vivoに近い系である。そこで、中分子量と高分子量の二種類のゴムを合成する条件を見出し、分子量規制する因子を明らかにする試みを行った。
1) 天然ゴムボトム画分によるin vitroゴム合成機構の解析
天然ゴムラテックスのボトム画分によるin vitroゴム合成の条件と機構を調べた。この系では添加IDP量よりはるかに多量のゴムが得られることから、ボトム画分にはIDP合成の酵素系と炭素源が存在すると推定した。この炭素源についてin vitroゴム合成前後のボトム画分の組成変化から分析した。ボトム画分の調製・処理条件及び添加剤を加えて生成したゴムの分子量分布への影響を調べ、高分子量ゴム成分を合成する条件を検討した。
2) 天然ゴムボトム画分による分子量規制機構の解析
これまでの研究で、天然ゴムラテックスのボトム画分はC30〜C80のポリプレノールも合成することを見出している。これらのポリプレノールを単離して構造決定を行い、ゴムの開始基質との差異を調べた。凍結乾燥したボトム画分ではゴムは合成されず、ポリプレノールのみが得られることから、それぞれの合成サイトの相違をボトム画分中に含まれるゴム微粒子の形状と膜の存在を電子顕微鏡で調べることにより検討した。

Research Products

• [Publications] Jitladda Tangpakdee: "Rubber Formation by Fresh Bottom Fraction of Hevea Latex" Phytochemistry. 45. 269-274 (1997)
• [Publications] Jitladda Tangpakdee: "Structure of In Vitro Synthesized Rubber from Fresh Bottom Fraction of Hevea Latex" Phytochemistry. 45. 275-280 (1997)
• [Publications] Jitladda Tangpakdee: "Characterization of Sol and Gel in Hevea Natural Rubber" Rubber.Chem.Technol.70. 707-713 (1997)
• [Publications] Jitladda Tangpakdee: "Why Rubber Trees Produce Polyisoprene -a Possible Role of Natural Rubber in Hevea Tree-" J.nat.Rubb.Res.1. 77-83 (1998)
• [Publications] Eng,Aik Hwee: "Epoxide Groups in Natural Rubber.I.^<13>C-NMR Study of Oxidative Degraded Rubbers" J.Rubb.Res.1. 67-76 (1998)
• [Publications] Norimasa Ohya: "Structural Characterization of Rubber from Lactarius Mushrooms;^1H-NMR Analysis of Terminal Groups in the Rubber Chain" J.Rubb.Res.1. 84-94 (1998)
• [Publications] Seiichi Kawahara: "Stem Length and Stem Length Distribution of Chain-Folded Lamellar Crystal Grown from Dilute Solution of cis-1,4 Polyisoprene By Ozonolysis-GPC Measurements" Rubber Chem.Technol. 71. 277-284 (1998)
• [Publications] Norimasa Ohya: "Molecular Weight Distribution of Polyisoprene from Lactarius volemus" Phytochemistry. 48. 781-786 (1998)
• [Publications] Norimasa Ohya: "Isopentenyl Diphosphate Isomerase Activity in Lactarius Mushrooms" Phytochemistry. (in press). (1999)
• [Publications] "Epoxide Groups in Natural Rubber.I.^<13>C-NMR Study of Oxidative Degraded Rubbers" J.nat.Rubb.Res.