有機合成を基盤とした海洋光合成を担う補助集光性カロテノイドの機能解明

• 研究課題/領域番号: 25410183
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 勝村 成雄 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 客員教授 (70047364)
• 研究分担者: 坂口 和彦 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (80264795)
• 連携研究者: 橋本 秀樹 大阪市立大学, 複合先端研究機構, 教授 (50222211)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 海洋光合成初期過程 / カルボニルカロテノイド / ペリジニン / フコキサンチン / デオキシペリジニン類縁体合成 / 構造的特徴と機能の関係 / 超効率的エネルギー伝達機構解明 / 海洋光合成 / ICT (分子内電荷移動) 準位 / デオキシペリジニン / Pd触媒による３種のカップリング / 立体化学を制御した合成 / 超分子 (PCP) 複合体再構成の試み / 光合成初期過程 / イリデンブテノリド / ICT準位 / 超分子複合体再構成 / 超効率的エネルギー伝達機構 / カロテノイド・ペリジニン / カロテノイド・フコキサンチン / アレン結合 / ３成分連結ワンポットカップリング / アルキニルビニルスズエステル

研究成果の概要

多官能性カロテノイドのペリジニンおよびフコキサンチンは、 海洋光合成初期過程を担う集光性補助色素である。これらは、クロロフィルやタンパク質と共に超分子複合体（PCP、FCP）を形成し、吸収光エネルギーを85%以上および95%以上の超効率でクロロフィルへ伝達する。本研究では、両カロテノイドの類縁体を合成し、超高速時間分解吸収スペクトル解析により、それらの構造的特徴と機能の関係を明らかにした。次いで、ペリジニンの超効率エネルギー伝達機構解明を目指し、新規合成法による新たな合成シントンを開発し、デオキシ類縁体の効率よい合成を達成した。さらに、この合成品を用いてPCPの再構成を検討しつつある。

研究成果

• [雑誌論文] Preparation of E-α-stannyl-β-trimethylsilylethynylacrylate, building block for polyconjugated ylidenebutenolide and its derivatives, by novel E-selective ethynylstannylation of propiolate (2016)
  • 著者名/発表者名: Kinashi, N., Sakaguchi, K., Katsumura, S., Shinada, T.
  • 雑誌名: Tetrahedron Letters 巻: 57 号: 1 ページ: 129-132
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2015.11.079
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spectroscopic investigation of the carotenoid deoxyperidinin: direct observation of the forbidden S0 → S1 transition (2016)
  • 著者名/発表者名: Greco, J. A., LaFountain, A. M., Kinashi, N., Shinada, T., Sakaguchi, K., Katsumura, S., S., Magdaong, S., Niedzwiedzki, D.M.R., Birge, R.H., Frank, A.
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Chemistry B 巻: 120 号: 10 ページ: 2731-2734
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b00439
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Straightforward synthesis of fucoxanthin short-chain derivatives via modified-Julia olefination (2014)
  • 著者名/発表者名: Okumura, S.; Kajikawa, T.; Yano, K.; Sakaguchi, K.; Kosumi, D.; Hashimoto, H.; Katsumura, S.
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 巻: 55 ページ: 407-410
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Excited state properties of a short π-electron conjugated peridinin analogue (2014)
  • 著者名/発表者名: Magdaong, N. M.; Niedzwiedzki, D. M.; Greco, J. A.; Liu, H.; Yano, K.; Kajikawa, T.; Sakaguchi, K.; Katsumura, S.; Birge, R. R.; Frank, H. A.
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 巻: 593 ページ: 132-139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elucidation and Control of an Intramolecular Charge Transfer Property of Fucoxanthin by a Modification of Its Polyene Chain Length (2014)
  • 著者名/発表者名: Kosumi, D.; Kajikawa T.; Okumura, S.; Sugisaki, M.; Sakaguchi, K.; Katsumura, S.; Hashimoto, H.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 5 ページ: 792-797
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of allene-group in an intramolecular charge transfer character of a short fucoxanthin homologue as revealed by femtosecond pump-probe spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Kosumi, D.; Kajikawa, T.; Yano, K.; Okumura, S.; Sugisaki, M.; Sakaguchi, K.; Katsumura, S.; Hashimoto, H.
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 巻: 602 ページ: 75-79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast excited state dynamics of marine carotenoid fucoxanthin and its homologues (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Hashimoto, D. Kosumi, R. Fujii, M. Sugisaki, M. Iha, K. Sakaguchi, and S. Katsumura
  • 雑誌名: Carotenoid Science 巻: 118 ページ: 4-4
• [雑誌論文] Total Syntheses of Zwitterionic Indole Alkaloids, Flavocarpine and Dihydrovincarpine, by Extended Method for Substituted Pyridine Synthesis through Azaelectrocyclization. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirose, K; Kobayashi, T.; Tsuchikawa, H.; Katsumura, S.
  • 雑誌名: Heterocycles 巻: 90 ページ: 150-156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Straightforward synthesis of fucoxanthin short-chain derivatives via modified-Julia olefination. (2014)
  • 著者名/発表者名: Okumura, S.; Kajikawa, T.; Yano, K.; Sakaguchi, K.; Kosumi, D.; Hashimoto, H.; Katsumura, S.
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 巻: 55 ページ: 407-410
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excited state properties of a short π-electron conjugated peridinin analogue. (2014)
  • 著者名/発表者名: Magdaong, N. M.; Niedzwiedzki, D. M.; Greco, J. A.; Liu, H.; Yano, K.; Kajikawa, T.; Sakaguchi, K.; Katsumura, S.; Birge, R. R.; Frank, H. A.
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 巻: 593 ページ: 132-139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elucidation and Control of an Intramolecular Charge Transfer Property of Fucoxanthin by a Modification of Its Polyene Chain Length. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kosumi, D.; Kajikawa T.; Okumura, S.; Sugisaki, M.; Sakaguchi, K.; Katsumura, S.; Hashimoto, H.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 5 ページ: 792-797
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of allene-group in an intramolecular charge transfer character of a short fucoxanthin homologue as revealed by femtosecond pump-probe spectroscopy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kosumi, D.; Kajikawa, T.; Yano, K.; Okumura, S.; Sugisaki, M.; Sakaguchi, K.; Katsumura, S.; Hashimoto, H.
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 巻: 594
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excited States Energies and Dynamics of Peridinin Analogues and the Nature of the Intramolecular Charge Transfer (ICT) State in Carbonyl-Containing Carotenoids. (2013)
  • 著者名/発表者名: Dariusz, N.; Kajikawa, T.; Aoki, K.; Katsumura, S.; Frank, H.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 117 ページ: 6874-6887
  • 査読あり
• [学会発表] Total Synthesis of Paracentrone (2016)
  • 著者名/発表者名: 西岡勇人、矢野陽、木梨尚人、奥菜津未、鳥山陽平、勝村成雄、品田哲郎、坂口和彦
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府・京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 海洋性カロテノイドであるフコキサンチン類縁体（パラセントロン）のフェムト秒時間分解吸収分光 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋本秀樹、行平奈央、藤原正澄、西岡勇人、品田哲郎、坂口和彦、勝村成雄
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府・京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 紅色光合成細菌 Rs. rubrum の LH1 サブユニット型複合体とフコキサンチンを用いた再構成LH1 複合体のフェムト秒時間分解吸収分光 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋本秀樹、行平奈央、須貝祐子、藤原正澄、浦上千藍紗、伊波匡彦、坂口和彦、勝村成雄
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府・京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Total Synthesis of Paracentrone (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishioka, Y. Yano, N. Kinashi, N. Oku, Y. Toriyama, S. Katsumura, T. Shinada, K. Sakaguchi
  • 学会等名: The 2016 OCARINA Annual International Meeting
  • 発表場所: Osaka City University, Media Center, Osaka
  • 年月日: 2016-03-17
  • 国際学会
• [学会発表] Polyfunctional carotenoid synthesis via one-pot strategy: Toward elucidation of highly efficient energy transfer by marine photosynthetic organisms (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Sakaguchi, T. Kajikawa, S. Hananoki, N. Kinashi, D. Kosumi, H. Hashimoto, H. A. Frank, T. Shinada, S. Katsumura
  • 学会等名: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2015)
  • 発表場所: Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Total Synthesis of Paracentrone (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Oku, Y. Nishioka, Y. Yano, N. Kinashi, S. Katsumura, T. Shinada, and K. Sakaguchi
  • 学会等名: The 19th Osaka City University International Workshop on Advanced Molecular Materials Science
  • 発表場所: Osaka City University, Media Center, Osaka
  • 年月日: 2015-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] Development of E-β-Ethynyl-α-stannylacrylate Toward Efficient Synthesis of Polyfunctional Carotenoids (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Sakaguchi, N. Kinashi, H. A. Frank, S. Katsumura, T. Shinada
  • 学会等名: the Twelfth International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry (IKCOC-13)
  • 発表場所: Rihga Royal Hotel Kyoto, Kyoto
  • 年月日: 2015-11-09
  • 国際学会
• [学会発表] 共役ケトンを有するアポカロテノイドの全合成研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西岡勇人、矢野陽、木梨尚人、奥菜津未、鳥山陽平、勝村成雄、品田哲郎、坂口和彦
  • 学会等名: 第59回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会
  • 発表場所: 近畿大学（大阪府・東大阪市）
  • 年月日: 2015-09-05
• [学会発表] デオキシペリジニンの合成研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 坂口和彦、木梨尚人、西岡勇人、奥菜津未、鳥山陽平、H. A. Frank、勝村成雄、品田哲郎
  • 学会等名: 第59回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会
  • 発表場所: 近畿大学（大阪府・東大阪市）
  • 年月日: 2015-09-05
• [学会発表] 海洋光合成エネルギー伝達機構の解明に向けた新規多官能性カロテノイドの設計と合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 坂口和彦、木梨尚人、西岡勇人、奥菜津未、鳥山陽平、H. A. Frank、勝村成雄、品田哲郎
  • 学会等名: 第29回カロテノイド研究談話会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • 年月日: 2015-09-04
• [学会発表] Development of Novel E-β-Ethynylvinylstannane for Cross Coupling Reaction and Efficient Synthesis of Peridinin Derivatives (2015)
  • 著者名/発表者名: 木梨尚人・坂口和彦・品田哲郎・勝村成雄
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学・船橋キャンパス（千葉県船橋市）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Synthetic Study of Paracentrone using Cross Coupling Method (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishioka, N. Kinashi, K. Sakaguchi, T. Shinada and S. Katsumura
  • 学会等名: The 18th Osaka City University International Conference
  • 発表場所: Osaka City University, Media Center（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-03-09
• [学会発表] Direct Preparation of E-beta-Ethynyl-alpha-stannylacrylate as Effective Building Block for Peridinin Synthesis by Novel E-Selective Ethynylstannylation of Propiolate (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Kinashi, K. Sakaguchi, T. Shinada and S. Katsumura
  • 学会等名: The 18th Osaka City University International Conference
  • 発表場所: Osaka City University, Media Center（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-03-09
• [学会発表] Direct Preparation of E-beta-Ethynyl-alpha-stannylacrylate as Effective Building Block for Peridinin Synthesis by Novel E-Selective Ethynylstannylation of Propiolate (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Kinashi, K. Sakaguchi, T. Shinada and S. Katsumura
  • 学会等名: The 2014 OCARINA Annual International Meeting
  • 発表場所: Osaka City University, Media Center（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-05
• [学会発表] クロスカップリングに有用な新規アルキニルスズの開発とペリジニン類の効率的合成研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木梨尚人・坂口和彦・小澄大輔・橋本秀樹・品田哲郎・勝村成雄
  • 学会等名: 第58回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会
  • 発表場所: 和歌山大学（和歌山県和歌山市）
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-22
• [学会発表] イリデンブテノリドを骨格に含むカロテノイド類の合成と励起エネルギー準位特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂口和彦・梶川敬之・矢野恒記・長谷川愼二・花ノ木祥平・小澄大輔・橋本秀樹・H. A. Frank・木梨尚人・品田哲郎・勝村成雄
  • 学会等名: 第28回カロテノイド研究談話会
  • 発表場所: 石川県文教会館（石川県金沢市）
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-05
• [学会発表] 新規アンチ挿入型エチニルスタニル化反応の開発とペリジニン骨格ワンポット合成への展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木梨尚人・坂口和彦・品田哲郎・勝村成雄
  • 学会等名: 第34回有機合成若手セミナー
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2014-08-05
• [学会発表] Elucidation and Control of Ultrafast Intramolecular Charge Transfer Dynamics of Marine Photosynthetic Pigments (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Kosumi, T. Kajikawa, K. Yano, S. Okumura, M. Sugisaki, K. Sakaguchi, S. Katsumura, H. Hashimoto
  • 学会等名: 19th International Conference on Ultrafast Phenomena
  • 発表場所: Okinawa Convention Center, Naha（沖縄県那覇市）
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [学会発表] Ultrafast excited state dynamics of marine carotenoid fucoxanthin and its homologues (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideki Hashimoto, Daisuke Kosumi, Ritsuko Fujii, Mitsuru Sugisaki, Masahiko Iha, Kazuhiko Sakaguchi, and Shigeo Katsumura
  • 学会等名: 17th International Symposium on Carotenoids
  • 発表場所: Park City, Utah（Utah, USA）
  • 年月日: 2014-06-29 – 2014-07-04
• [学会発表] ペリジニン、フコキサンチン類縁体合成と光合成を担うエネルギー準位の性質 (2014)
  • 著者名/発表者名: 梶川敬之・矢野恒記・小澄大輔・橋本秀樹・H. A. Frank・坂口和彦・木梨尚人・品田哲郎・勝村成雄
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学・東山キャンパス
• [学会発表] ペリジニンおよびフコキサンチン類縁体の合成と光合成を担うエネルギー準位の性質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 矢野恒記・梶川敬之・奥村聡・小澄大輔・橋本秀樹・H. A. Frank・坂口和彦・品田哲郎・勝村成雄
  • 学会等名: 第57回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会
  • 発表場所: 埼玉大学
• [学会発表] One-pot Asymmetric Azaelectrocyclization as Strategy for Alkaloid Synthesis: Total synthesis of Protoemetine (2013)
  • 著者名/発表者名: Okuno, Y.; Takeuchi, Y.; Kobayashi, S.; Sakaguchi, T.; Tsuchikawa, H.; Katsumura, S.
  • 学会等名: The Eighth International Symposium on Integrated Synthesis (ISIS-8)
  • 発表場所: Todaiji Temple Cultural Center, Nara, Japan
• [学会発表] Polyfunctional Carotenoid Synthesis via One-pot Strategy: Toward Elucidation of Energy Transfer Process in Marine Photosynthesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Kajikawa, T.; Yano, K.; Hananoki, S.; Hasegawa, S.; Sakaguchi, K.; Shinada, T.; Katsumura, S.
  • 学会等名: The Eighth International Symposium on Integrated Synthesis (ISIS-8)
  • 発表場所: Todaiji Temple Cultural Center, Nara, Japan
• [学会発表] Synthesis of Sphingolipid Derivatives as Effective Tool Molecules
  • 著者名/発表者名: 勝村成雄
  • 学会等名: タンパク質情報交換会
  • 発表場所: 大阪大学理学部
  • 招待講演
• [学会発表] 天然物合成の魔力に４０年
  • 著者名/発表者名: 勝村成雄
  • 学会等名: 理研シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学会館講堂
  • 招待講演
• [学会発表] 機能性天然物合成とカップリング反応
  • 著者名/発表者名: 勝村成雄
  • 学会等名: 近畿化学協会有機金属部会 平成２５年度第２回例会
  • 発表場所: 早稲田大学西早稲田キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] 天然物合成の魔力に４０年
  • 著者名/発表者名: 勝村成雄
  • 学会等名: 関西創農薬研究会
  • 発表場所: 住友化学宝塚 健康・農薬研究所
  • 招待講演
• [学会発表] 天然物合成の魔力に４０年：機能解明に向けた有機合成からのアプローチ
  • 著者名/発表者名: 勝村成雄
  • 学会等名: 平成２５年度 徳島文理大学薬学部学術講演会
  • 発表場所: 徳島文理大学
  • 招待講演