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植物ストレス突破分子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20J23668
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分37020:生物分子化学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

上田 彩果  名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード生物活性分子 / 気孔開口阻害 / ケミカルバイオロジー / 生理活性分子 / 気孔 / 有機化学 / 植物学
研究開始時の研究の概要

植物は自らの意思で移動できないことと引き換えに、刻々と変化する自然環境にしなやかに順応するストレス耐性機構を有する。しかし、近年の世界的な気候変動は、植物のもつストレス応答の許容範囲を大きく超え、枯死へと至る非常に深刻な問題を提示している。このような環境ストレスによる成長阻害を合成小分子によって突破することができれば、迫り来る食糧問題の解決の糸口となる。申請者は、このような分子を「植物ストレス突破分子」と定義し、合成化学、植物生理学、植物生殖学を柱として、植物の生育プロセスに関与する様々な分子の作用機序を明らかにし、応用展開が可能なドラッグデザインにより植物ストレス突破分子の創製を行う。

研究実績の概要

現在、深刻な食糧不足が世界的な問題として危惧されている。問題解決策の一つとして植物の環境ストレスに注目されている。植物の環境ストレスを低減させることができれば、異常気象や環境変化にも対応することができる。近年、非生物的ストレスに対する耐性付与する分子を投与するという手法が注目されつつある。しかし、実用に至った例はごくわずかであり、さらなる研究が急務である。これまで、申請者は独自に見出した気孔開口阻害分子AU1を元に、新たな乾燥ストレス突破分子の開発を目指した。これまで、AU1の構造活性相関研究に基づき、より強い活性をもつAU2を開発した。本年度はこのAU2の機構解明研究に取り組んだ。これまで、機構解明研究には化学的側面と生物学的側面の両方からアプローチしており、化学的側面からはプルダウンアッセイを用いて、標的タンパク質の候補タンパク質を同定した。そこで、標的タンパク質が真の標的であるかどうかの検証研究に取り組んだ。申請者は標的タンパク質の合成を行い、in vitro評価系でタンパク質と化合物の相互作用を確認することを試みた。そのためにも大腸菌での植物タンパク質合成研究に取り組んだが、精製が困難であった。そこで合成タンパク質研究を専門としている名古屋大学創薬研究科の日比野助教の元で大量スケール合成に取り組んだが、タンパク質の合成には至らなかった。そこで、計算的アプローチを取り組むことを試みた。名古屋大学理学研究科の藤本准教授と協力し、標的候補タンパク質と小分子のドッキングシミュレーション及び分子動力学シュミレーションをおこなったところ、候補タンパク質と分子の高い親和性を確認することができた。また生物学的手法でも作用機序経路を絞り込むために名古屋大学理学研究科の木下教授と協力し、生物実験をいくつか行った。これらの研究成果をまとめ、論文投稿をおこなった。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Discovery of 2,6-Dihalopurines as Stomata Opening Inhibitors: Implication of an LRX-Mediated H<sup>+</sup>-ATPase Phosphorylation Pathway2023

    • 著者名/発表者名
      Ueda Ayaka、Aihara Yusuke、Sato Shinya、Kano Keiko、Mishiro-Sato Emi、Kitano Hiroyuki、Sato Ayato、Fujimoto Kazuhiro J.、Yanai Takeshi、Amaike Kazuma、Kinoshita Toshinori、Itami Kenichiro
    • 雑誌名

      ACS Chemical Biology

      巻: 18 号: 2 ページ: 347-355

    • DOI

      10.1021/acschembio.2c00771

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] C?H arylation enables synthesis of imidazole-4-carboxamide (ICA) based fairy chemicals with plant growth-promoting activity2022

    • 著者名/発表者名
      Ueda Ayaka、Amaike Kazuma、Shirotani Yoko、Warstat Robin、Ito Hideto、Choi Jae-Hoon、Kawagishi Hirokazu、Itami Kenichiro
    • 雑誌名

      Canadian Journal of Chemistry

      巻: - 号: 7 ページ: 449-452

    • DOI

      10.1139/cjc-2022-0256

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 化学と植物学の融合 人との出会いで生まれる発見2022

    • 著者名/発表者名
      上田彩果
    • 学会等名
      日本植物学会 第86回大会 (理事会主催シンポジウム)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of a novel stomatal opening inhibitor2022

    • 著者名/発表者名
      上田 彩果、相原 悠介、北野 浩之、藤 茂雄、伊藤 英人、天池一真、萩原 伸也、木下 俊則、伊丹健一郎
    • 学会等名
      卓越大学院GTRプログラム2020年度成果報告会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Development of a novel stomatal opening inhibitor and its mechanistic study2022

    • 著者名/発表者名
      上田 彩果、相原 悠介、北野 浩之、藤 茂雄、天池一真、伊藤 英人、萩原 伸也、木下 俊則、伊丹健一郎
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Development of a novel stomatal opening inhibitor2021

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Ueda, Kazuma Amaike, Hideto Ito, Toshinori Kinoshita, Kenichiro Itami
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem) 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a novel stomatal opening inhibitor2021

    • 著者名/発表者名
      上田 彩果・相原 悠介・北野 浩之・藤 茂雄・伊藤 英人・ 天池一真・萩原 伸也・木下 俊則・伊丹健一郎
    • 学会等名
      卓越大学院 GTR プログラム 2020 年度成果報告会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 花粉管ガイダンスを促進する合成小分子の開発2020

    • 著者名/発表者名
      上田 彩果・時田 公美・北野 浩之・鈴木 孝征・中野 雄司・伊藤 英人・佐藤 綾人・東山哲也・伊丹 健一郎
    • 学会等名
      ACE meeting online
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] ブラシノステロイド様活性を有する化合物2023

    • 発明者名
      伊丹健一郎・天池一真・上田彩果
    • 権利者名
      伊丹健一郎・天池一真・上田彩果
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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