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Elucidation study of antifouling mechanism with natural product derivatives for development of green antifoulant

Research Project

Project/Area Number 18H02271
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 40040:Aquatic life science-related
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

梅澤 大樹  北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (20503618)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 野方 靖行  一般財団法人電力中央研究所, 環境科学研究所, 上席研究員 (10371535)
沖野 龍文  北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (30280910)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Keywords付着生物 / 天然有機化合物 / 付着阻害 / メカニズム解明 / プローブ合成 / 構造活性相関 / 全合成
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、付着生物に対する2つの付着阻害活性天然有機化合物をリードとし、それらの各種プローブ分子を合成、合成したプローブ分子を用いて付着阻害メカニズムを明らかにすることを目的としている。既存の付着阻害剤は重金属を含んでおり、環境にやさしい化合物の開発が切望されている。新規付着阻害剤開発に向けた2つのリード化合物として、海洋生物から得られ、強い付着阻害活性と低毒性を併せ持つオマエザレン(含臭素化合物)とドラスタチン16(環状ペプチド)に着目した。これらは全く異なる化学構造を持つにもかかわらず、付着阻害活性を有する。このことから、メカニズムが異なっているのかにも興味が持たれている。我々のグループでは、これらの全合成経路をすでに確立しており、この合成経路を応用することで、プローブを合成する。
オマエザレンでは、合成経路をもとに各種プローブ分子を進めた。より効率的に合成できる簡易誘導体では強い付着阻害活性を維持した。しかし、プローブ化に向けて蛍光官能基をゆうする誘導体を合成したが、活性が大幅に低下した。また、異なる位置での蛍光官能基の導入も検討したがよい結果は得られなかった。このことはオマエザレン自体の構造が重要であることを示唆している。
ドラスタチン16では、プローブ合成の簡略化のために、2つの合成フラグメントの構造活性相関研究をさらに検討した。その結果、フラグメントの脂溶性を高めることで、若干付着阻害活性が低下したものの、強い活性を維持することを明らかにした。この結果は、より効果的に蛍光プローブなどの合成が可能になることを示唆している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

オマエザレンのプローブ合成において、合成が格段に効率的となる誘導体を見出することができたものの、付着阻害活性を維持したプローブ分子を見出せていない。プローブ官能基のサイズが大きいことが原因の一つとして考えている。一方で、ドラスタチン16では、脂溶性を向上させることで、フラグメントでも一定以上の付着阻害活性を有する誘導体を見出すことができている。現在、フラグメントにプローブ官能基を導入した複数の化合物の付着阻害活性を評価している。

Strategy for Future Research Activity

オマエザレンのプローブ合成において、分子全体を維持した新たな分子設計によって、活性を維持したプローブ創出は困難であることがわかったので、10位以降の置換基を除去した簡略体のプローブ分子への変換も試みる。いくつかのプローブ官能基を導入した化合物を評価する。ドラスタチン16のプローブ合成においては、上述した効率的な化合物の供給が可能なフラグメントが強い付着阻害活性を示すことが分かったので、蛍光官能基や光親和性官能基などを導入し、付着阻害活性を維持したプローブ分子を創製する。その後、生きたタテジマフジツボのキプリス幼生を用いて、化合物の局在を調べる。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(15 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Assignment of Absolute Configuration of Bromoallenes by Vacuum-Ultraviolet Circular Dichroism (VUVCD)2021

    • Author(s)
      T. Umezawa, N. Mizutani, K. Matsuo, Y. Tokunaga, F. Matsuda, T. Nehira
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 26 Pages: 1296-1296

    • DOI

      10.3390/molecules26051296

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Neighboring Effect of Intramolecular Chlorine Atoms on Epoxide Opening Reaction by Chloride Anions2019

    • Author(s)
      Taiki Umezawa, Masayuki Shibata, Ryutaro Tamagawa, Fuyuhiko Matsuda
    • Journal Title

      Organic Letters

      Volume: 21 Pages: 7731-7735

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b02624

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis and Structure?Activity Relationship of Omaezallene Derivatives2019

    • Author(s)
      Umezawa Taiki、Prakoso Nurcahyo Iman、Kannaka Miho、Nogata Yasuyuki、Yoshimura Erina、Okino Tatsufumi、Matsuda Fuyuhiko
    • Journal Title

      Chem. Biodiversity

      Volume: 16 Pages: 1800451-1800451

    • DOI

      10.1002/cbdv.201800451

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Total Synthesis of Omaezallene toward Structure Determination2018

    • Author(s)
      Umezawa Taiki
    • Journal Title

      J. Syn. Org. Chem., Jpn.

      Volume: 76 Issue: 5 Pages: 426-429

    • DOI

      10.5059/yukigoseikyokaishi.76.426

    • NAID

      130006733940

    • ISSN
      0037-9980, 1883-6526
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A study on synthesis of antifouling natural products and their derivatives2018

    • Author(s)
      Umezawa Taiki、Matsuda Fuyuhiko
    • Journal Title

      Sessile Org.

      Volume: 35 Issue: 2 Pages: 35-44

    • DOI

      10.4282/sosj.35.35

    • NAID

      130007495130

    • ISSN
      1342-4181, 1883-4701
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 付着生物が忌避する有機化合物の合成研究2021

    • Author(s)
      梅澤大樹
    • Organizer
      日本鉄鋼協会 評価・分析・解析部会「化学的または生物学的処理によるスラグの機能変化とその評価・分析フォーラム」講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ドラスタチン16誘導体の合成研究2020

    • Author(s)
      片山佳祐・松田冬彦・梅澤大樹
    • Organizer
      第32回万有札幌シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] オマエザレン誘導体の合成研究2019

    • Author(s)
      岩谷怜生・梅澤大樹・松田冬彦
    • Organizer
      日本化学会北海道支部2019年夏季研究発表会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Total Synthesis and Structure-Activity Relationship of Omaezallene2019

    • Author(s)
      Taiki Umezawa
    • Organizer
      26th International symposium: Synthesis in organic chemistry
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 海洋構造物の付着生物除去用化学物質の開発2019

    • Author(s)
      梅澤大樹
    • Organizer
      笹川科学研究助成研究成果発表会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] オマエザレン誘導体の合成研究2018

    • Author(s)
      水谷央・梅澤大樹・松田冬彦
    • Organizer
      第30回記念 万有札幌シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Dolastatin 16誘導体の合成研究2018

    • Author(s)
      早川嘉樹・山内有紗・梅澤大樹・松田冬彦
    • Organizer
      北海道支部2018年夏季研究発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] オマエザレン鏡像体の合成研究2018

    • Author(s)
      水谷央・梅澤大樹・松田冬彦
    • Organizer
      北海道支部2018年夏季研究発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Dolastatin 16誘導体の合成研究2018

    • Author(s)
      早川嘉樹・中村謙介・Loida O. Casalme・ 梅澤大樹・松田冬彦
    • Organizer
      第60回 天然有機化合物討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Total Synthesis of Antifouling Natural Products toward Development of Molecular Probe2018

    • Author(s)
      梅澤大樹
    • Organizer
      International Congress on Pure & Applied Chemistry Langkawi (ICPAC Langkawi )
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-12-27  

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