2018 Fiscal Year Annual Research Report
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18H02214
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小野 肇 京都大学, 農学研究科, 助教 (70452282)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片岡 宏誌 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (60202008)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | エクダイソン / ステロイドホルモン / 生合成 / 脱皮・変態 / 7-デヒドロコレステロール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昆虫のステロイドホルモンのエクダイソンは脱皮・変態をはじめとする昆虫特有の発育を制御している。しかし、エクダイソンの構造決定以降、50 年以上が経過するにもかかわらず、生合成経路の全容は未解明のままである。この生合成経路の解明を目指して、研究初年度は以下の実験を行った。
１）重水素ラベル体7-デヒドロコレステロール（7dC）の合成経路の確立
エクダイソンの生合成経路では、食餌由来のコレステロールを出発原料として7-デヒドロコレステロール（7dC）が最初に生合成される。しかし、7dC からエクダイソンに特有のエクジステロイド骨格が形成される反応過程が未知の「ブラックボックス」となっている。そのため、幾つかの 7dC の酸化物が中間体と予想・検証されてきたが、未だに特定には至っていない。この問題を解決するうえで、重水素ラベル体7dCを安価大量に合成することができれば、様々な候補中間体を合成して、代謝分析することが可能となる。そのため、エルゴステロールと重アセトンを原材料に、計13段階の反応で7dC-d6を安価、大量に合成する手法を確立した。
２）感光性ケタール保護 7dC酸化化合物の合成
これまでに、エクダイソン生合成におけるBlack Box 内での最初の段階で、7dCの3位の水酸基が酸化されることが示されている。しかし、生成物の3-oxo-7dCは非常に不安定な化合物である。この問題を解決するために、3-oxo-7dCを感光性ケタールで保護し、紫外線照射により脱保護して、必要時に3-oxo-7dCを精製される方法が報告されている。そのため、1) で合成した重水素ラベル体7dC-d6から、感光性ケタールにより保護した重水素ラベル体3-oxo-7dCを合成した。
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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
目的としていた重水素ラベル体7-デヒドロコレステロール（7dC）の合成経路を確立したため。重アセトンを用いることで安価大量に合成することができるため、今後、7dC を出発物質として様々なエクダイソン中間体や中間体候補化合物を合成することが可能となった。また、重水素ラベル体7dC から感光性ケタールにより保護した重水素ラベル体3-oxo-7dCも合成できたため、初年度は当初の予定通り研究が進展したと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に、重水素ラベル体7dCや感光性ケタール保護した 7dC 酸化化合物を合成することができた。今後は、これらの化合物がエクダイソン中間体であるかを評価するために以下の研究を進める予定である。
１）最近、エクダイソン生合成に必須な転写因子 Seance が報告されている。Seance をノックアウトしたショウジョウバエ幼虫はエクダイソンを生合成できず脱皮不全となり死亡する。この幼虫に7dCを摂食させるとエクダイソンが生合成されて成虫まで発育する。そのため、エクダイソン生合成中間体を与えると同様に脱皮できると考えられる。そこで、重水素ラベル体7dCを酸化して得られた中間体候補物質を Seance ノックアウト幼虫に摂取させて脱皮活性を検定して中間体となりうるか評価する。感光性ケタール保護した 7dC 酸化化合物については、化合物摂取後にUV 照射によりケタール保護を外した場合と、非照射の場合の脱皮活性を検定して、不安定な酸化化合物が中間体であるかを検討する。
２）これまでに、器官培養したカイコの前胸腺に、外部からステロイド化合物を取り込ませる系が確立されている。この方法では、直接調べたい化合物を前胸腺に投与することができるため、摂食試験よりも、摂取後の代謝に伴う化合物の分解などの問題を伴わない利点がある。そのため、重水素でラベルした中間体候補化合物を培養中の前胸腺に取り込ませた後に、変換される化合物を解析する。感光性ケタール保護した 7dC 酸化化合物については、器官培養の培地に化合物を投与した後にUV 照射によりケタール保護を外した場合と、非照射の場合のエクダイソン生成の有無を分析する。
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