| Project/Area Number |
20H05620
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
河岸 洋和 静岡大学, 農学部, 特任教授 (70183283)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
天池 一真 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 助教 (00866600)
鈴木 智大 宇都宮大学, バイオサイエンス教育研究センター, 准教授 (10649601)
室井 誠 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 専任研究員 (30261168)
高橋 公咲 東京農業大学, 応用生物科学部, 教授 (30374622)
謝 肖男 宇都宮大学, バイオサイエンス教育研究センター, 准教授 (30610323)
野村 崇人 宇都宮大学, バイオサイエンス教育研究センター, 准教授 (60373346)
大内 仁志 静岡県立大学, 薬学部, 助教 (70798842)
一家 崇志 静岡大学, 農学部, 准教授 (90580647)
菅 敏幸 静岡県立大学, 薬学部, 教授 (10221904)
伊藤 英人 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (70706704)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥616,850,000 (Direct Cost: ¥474,500,000、Indirect Cost: ¥142,350,000)
Fiscal Year 2024: ¥93,600,000 (Direct Cost: ¥72,000,000、Indirect Cost: ¥21,600,000)
Fiscal Year 2023: ¥93,730,000 (Direct Cost: ¥72,100,000、Indirect Cost: ¥21,630,000)
Fiscal Year 2022: ¥93,730,000 (Direct Cost: ¥72,100,000、Indirect Cost: ¥21,630,000)
Fiscal Year 2021: ¥138,320,000 (Direct Cost: ¥106,400,000、Indirect Cost: ¥31,920,000)
Fiscal Year 2020: ¥197,470,000 (Direct Cost: ¥151,900,000、Indirect Cost: ¥45,570,000)
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| Keywords | フェアリー化合物 / 植物ホルモン / フェアリーリング |
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| Outline of Research at the Start |
芝が輪状に周囲より繁茂あるいは枯死した後にキノコが発生する現象を「フェアリーリング」という。研究代表者はこの現象の原因物質（AHX，ICA，AOH）を発見した。その後，これら３物質（フェアリー化合物，fairy chemicalsと総称，FCsと略称）の植物における内生が判明し，さらに圃場試験において農作物の増収効果を示した。本研究では，植物と菌類中で新規な経路でこれらの物質が生合成されることを明らかにし，活性発現分子機構を解明する。また，農業への実用化を目指しFCsの作物の栽培実験での効果と作用機構を検討する。最終的にはFCsが新しい植物ホルモンであることを証明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究成果の概要を以下に箇条書きする。
1. FCsの生合成経路・代謝経路・活性発現機構の解明：FCs骨格起源の候補であるアルギニンを含めた数種の同位体ラベルアミノ酸の取り込み実験を行い，骨格の起源を検討し，アルギニンとグリシンの炭素と窒素がFCsの骨格に取り込まれることを証明した。イネから得られたS-ICAr-Hを，ICAを処理したシロイヌナズナ，出芽酵母でも生成することを明らかにし，論文として発表した。また，試した全てのキノコ類にFCｓが普遍的に内生することを明らかにした。
2. FCsによる作物増産効果の分子機構の解明：各種オオムギに対するFCsの効果を圃場試験で明らかにした。特にAHXが初期生育段階で強力な促進活性を示した。その分子機構を検討中である。
3. FCsの多彩な研究を支援する合成化学的アプローチ：FCsの生体内誘導体として内生する可能性が考えれれるFCSのメチル化体，アセチル化体などの合成を行った。既存のFCs誘導体の一つであるAHXリボシドを原料として、そのアミド部位のカルボニル酸素原子を、様々なアルキル基を有する窒素原子へと直接変換する手法を確立した。ICAに対するC2位への触媒的C-Hアリール化法を確立した。
4. 新たな展開：ICAが癌細胞における免疫チェックポイント分子PD-L1とPD-L2の形成を抑制し，抗癌剤シスプラチンの効果を高めることを動物実験で明らかにした。AOHがヒトの肌に対して，保湿効果やターンオーバーの促進，障害回復効果を示すこととその安全性を，試験官レベル，動物実験，臨床試験で明らかにし，その活性発現機構を遺伝子レベルで解析した。
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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
研究成果概要で述べたように，１）FCsの生合成経路・代謝経路・活性発現機構の解明，２）FCsによる作物増産効果の解明，３）FCsの多彩な研究を支援する合成化学的アプローチ，4）新たな展開，の全ての項目で，計画通りあるいは計画以上に進んでいる。原著論文４報，総説１報，著書１冊を著し，国内外で８件の招待講演を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策を以下に箇条書きする。
1) コムラサキシメジでのAHXの1,2,3-triazine骨格の形成メカニズムを明らかにする。2) 果実の成熟・老化におけるFCs化合物の内生量について検討する。FCsの根寄生植物種子発芽の影響について検討する。3）S-ICAr-H 以外のSAM類縁体の化学合成方法を検討する。4）表面プラズモン共鳴法により，AHXとAHX結合候補タンパク質であるイネのATPaseサブユニットBの結合を検討する。5）AHX類縁体の2-アザアデノシンが植物に内生している可能性を検討し，その可能性があれば，位置選択的にアルキル化された2-アザアデノシン類の合成方法の開発を目指す。6）ICAに対するC2位への触媒的C-Hアリール化反応を用いてICA誘導体のライブラリーを構築し，その生物活性をICAや他の FCsと比較する。7) イネコアコレクション102系統の地上部ならびに地下部の長さに対するAOH応答性を評価し，イネの生育調節におけるAOH作用機序の遺伝的多様性を検討する。 AOH応答の相対根長に基づいたGWASを行う。8）AOHのヒトの肌に対するさらなる効果を明らかにし，応用面では，AOHが化粧品原料として上市を目指す。
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| Assessment Rating |
Interim Assessment Comments (Rating)
A: In light of the aim of introducing the research area into the research categories, the expected progress has been made in research.
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