2014 Fiscal Year Research-status Report
長い共役系を有するレチナール様発色団による新規チャンネルロドプシンの開発
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26450146
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| Research Institution | Kobe Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
和田 昭盛 神戸薬科大学, 薬学部, 教授 (80158683)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | チャンネルロドプシン / 発色団 / 共役系 / 赤色光 / 長波長吸収 / ケミカルバイオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
予備実験としてβ―イオニリデンアセトアルデヒドにエーテル中アリルアミンを反応させると、定量的に非共役型のイミンが定量的に得られた。得られたイミンを異性化して共役イミンとするために、塩基や溶媒等を種々検討したところテトラヒドロフラン中、18-クラウンエーテルとt-ブトキシカリウムを用いると最も良く異性化が進行し、定量的に共役したイミンを二重結合に関する異性体混合物（E:Z=11：2）として得ることができた。同様のルートによりA1およびA2アルデヒドから共役したイミンへと収率よく変換できた。これらの発色団については、Ch1Ch2チャンネルロドプシンのリジン残基をグリシンあるいはアラニンに変異させたミュータントオプシンと結合するかどうかについてコンピューターを用いて発色団のコンホメーションについて考察したところ、グリシンに変えたオプシンとの結合が有利なることが示唆された。
実際にミュウタントプシンを作成し、ChRアナログを形成するかどうか結合実験したところ、アラニンミュータントとは結合しないのに対してグリシンミュータントとは新規ChRアナログを与えることが判明した。
また、共役系の長い発色団としては、サフラナールを出発原料としHorner-Emmons反応による共役系の延長と官能基変換を繰り返して、レチナール側鎖に二重結合を一つ挿入した新規アナログ化合物3種を合成することができた。今後、タンパク質オプシンと結合するかどうかを検討し、側鎖における二重結合を導入する位置としてどこが最も適しているかを明らかにする。
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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
A1およびA2アルデヒドのエナミン型発色団は、Ch1CH2チャンネルロドプシンのリジン残基をグリシンに変えたミュータントオプシンと結合し、新たにできたチャンネルロドプシン吸収極大はもとのものに比べて３０nmから４０nm長波長側にシフトした吸収極大をあたえることが判明した。また、レチナールの側鎖部分に二重結合を導入した化合物を効率よく合成することができた。これらの発色団とのCh1Ch2オプシンと結合するかどうかを検討すると共に、シッフ塩基部分に共役系を付加すれば、更に長波長側に吸収極大を持つチャンネルロドプシンの開発が期待できようになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
長波長での吸収極大を持たせる次の方法として、A1レチナールの4位、あるいはA2アルデヒドの3位から更に二重結合を伸長させた発色団の効率のよい合成法を確立する。できたアナログでは、天然のオプシンと結合するかどうかを検討する。結合した場合には、光挙動を調査し機能発現ができるかどうかを確認する。
さらにコンピューターを用いた発色団のコンホメーション解析を実施するとともに、より長波長に吸収極大をもつ発色団の設計と合成をおこなう。
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