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

• 研究課題/領域番号: 26450146
• 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: 生物有機化学
• 研究機関: 神戸薬科大学
• 研究代表者: 和田 昭盛 神戸薬科大学, 薬学部, 教授 (80158683)
• 連携研究者: 七田 芳則 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60127090)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016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); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 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: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: チャネルロドプシン / 発色団 / 長い共役系 / 赤色光 / レチナール / ケミカルバイオロジー / 共役系 / 長波長吸収 / オプトジェネティクス / チャンネルロドプシン

研究成果の概要

近年、チャンネルロドプシン（ChR）を脳のニューロンに発現させ、ニューロンを光で操作する技術が開発されてオプトジェネティクスと呼ばれ、従来の青色光および緑色光よりより長波長光で応答する新規モデルの創製が求められている。
そこで、発色団を基盤として、塩基部分、側鎖およびシクロヘキセン環状に二重結合を導入した化合物を種々合成した。新規合成した発色団は、タンパク質オプシンとの結合実験をしたところ、すべてがタンパク質中に取り込まれ新たなChRが生成した。新規ChR のUV-vis吸収スペクトルにおける吸収極大は、いずれも長波長シフトしていることが判明した。

研究成果

• [雑誌論文] Alternative Formation of Red-Shifted Channelrhodopsins: Noncovalent Incorporation with Retinal-Based Enamine-Type Schiff Bases and Mutated Channelopsin (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Okitsu
  • 雑誌名: ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＆ ＰＨＡＲＭＡＣＥＵＴＩＣＡＬ ＢＵＬＬＥＴＩＮ 巻: 65 号: 4 ページ: 356-358
  • DOI: 10.1248/cpb.c17-00054
  • NAID: 130005529782
  • ISSN: 0009-2363, 1347-5223
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solid-state NMR structural study of retinal-binding pocket in sodium ion pump rhodopsin. (2017)
  • 著者名/発表者名: Arisu Shigeta, Shota Ito, Keiichi Inoue, Takashi Okitsu, Akimori Wada, Hideki Kandori, Izuru Kawamura*
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 56 号: 4 ページ: 543-550
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.6b00999
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Convergent Synthesis of Dronedarone, an Antiarrhythmic Agent (2016)
  • 著者名/発表者名: Okitsu, T.; Ogasahara, M.; Wada, A.
  • 雑誌名: ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＆ ＰＨＡＲＭＡＣＥＵＴＩＣＡＬ ＢＵＬＬＥＴＩＮ 巻: 64 号: 8 ページ: 1149-1153
  • DOI: 10.1248/cpb.c16-00237
  • NAID: 130005253909
  • ISSN: 0009-2363, 1347-5223
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Modulation of thermal noise and spectral sensitivity in Lake Baikal cottoid fish rhodopsins (2016)
  • 著者名/発表者名: Luk, H. L.; Bhattacharyya, N.; Montisci, F.; Morrow, J. M.; Melaccio, F.; Wada, A.; Sheves, M.; Fanelli, F.; Chang, B. S. W.; Olivucci, M.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 38425-38425
  • DOI: 10.1038/srep38425
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anti-Oxidative Activity of Mytiloxanthin, a Metabolite of Fucoxanthin in Shellfish and Tunicates (2016)
  • 著者名/発表者名: Maoka, T.; Nishino, A.; Yasui, H.; Yamano, Y.; Wada, A.
  • 雑誌名: Mar. Drugs 巻: 14 号: 5 ページ: 93-93
  • DOI: 10.3390/md14050093
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxidative Metabolites of Lycopene and -Carotene in Gac (Momordica cochinchinensis) (2015)
  • 著者名/発表者名: Maoka, T.; Yamano, Y.; Wada, A.; Etho, T.; Terada, Y.; Tokuda, H.; Nishino, H
  • 雑誌名: J. Agric. Food Chem. 巻: 63 号: 5 ページ: 1622-1630
  • DOI: 10.1021/jf505008d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Total synthesis of gobiusxanthin stereoisomers and their application to determination of absolute configurations of natural products: revision of reported absolute configuration of epigobiusxanthin (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamano, Y.; Ematsu, K.; Kurimoto, H.; Maoka, T.; Wada, A.
  • 雑誌名: Mar. Drugs 巻: 13 号: 1 ページ: 159-172
  • DOI: 10.3390/md13010159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stereocontrolled First Total Syntheses of Salmoxanthin and Deepoxysalmoxanthin (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamano, Y.; Eno, K.; Hikita, Y.; Kurimoto, H.; Wada, A.
  • 雑誌名: Curr. Org. Synth. 巻: 12 号: 2 ページ: 180-188
  • DOI: 10.2174/1570179411999141106102507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identical hydrogen-bonding strength of the retinal Schiff base between primate green- and red-sensitive pigments: New insight into color tuning mechanism (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Katayama, T. Okitsu, H. Imai, A. Wada, H. Kandori*
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett 巻: 6 号: 7 ページ: 1130-1133
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.5b00291
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of photo-intermediates in the photo-reaction pathways of a bacteriorhodopsin Y185F mutant using in situ photo-irradiation solid-state NMR spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Kyosuke Oshima, Aris Shigeta, Yoshiteru Makino, Izuru Kawamura, Takashi Okitsu, Akimori Wada, Satoru Tuzi, Tetsuo Iwasa, Akira Naito
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol. Sci. 巻: 14 号: 9 ページ: 2015-2015
  • DOI: 10.1039/c5pp00154d
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Origin of the low thermal isomerization rate of rhodopsin chromophore (2015)
  • 著者名/発表者名: Yanagawa, M.; Kojima, K.; Yamashita, T.; Iwamoto, Y.; Matsuyama, T.; Nakanishi, K.; Yamano, Y.; Wada, A.; Sako, Y.; Shichida, Y.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 5 号: 1 ページ: 11081-11081
  • DOI: 10.1038/srep11081
  • NAID: 120005690204
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ligand-induced population shift leads to the activation of rhodopsin, a G-protein coupled receptor (2014)
  • 著者名/発表者名: Maeda, R., Hiroshima, M., Yamashita, T., Wada, A., Nishimura, S., Sako, Y., Shichida, Y., and Imamoto, Y
  • 雑誌名: Biophys. J 巻: 106 (4) 号: 4 ページ: 915-924
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2014.01.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibition of lysine-specific demethylase 1 by the acyclic diterpenoid geranylgeranoic acid and its derivatives. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakane C, Okitsu T, Wada A, Sagami H, Shidoji Y.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 444 号: 1 ページ: 24-29
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.12.144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of (3S,3S')- and meso-stereoisomers of alloxanthin and determination of absolute configuration of alloxanthin isolated from aquatic animals (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamano, Y.; Maoka, T.; Wada, A.
  • 雑誌名: Mar. Drugs 巻: 12 号: 5 ページ: 2626-2632
  • DOI: 10.3390/md12052623
  • 査読あり
• [雑誌論文] Iodocyclization of Ethoxyethyl Ethers to Ynamides: An Immediate Construction to Benzo[b]furans (2014)
  • 著者名/発表者名: Okitsu, T.; Nakata, K.; Nishigaki, K.; Michioka, N.; Karatani, M.; Wada, A.
  • 雑誌名: J. Org. Chem. 巻: 79 ページ: 5914-5920
  • 査読あり
• [雑誌論文] Color Discriminating Retinal Configurations of Sensory Rhodopsin I by Photo-Irradiation Solid State NMR Spectroscopy. (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Yomonda, Y. Makino, Y. Tomonaga, T. Hidaka, I. Kawamura*, T. Okitsu, A. Wada, Y. Sudo*, A. Naito*.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 53 号: 27 ページ: 6960-6964
  • DOI: 10.1002/anie.201309258
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ビタミンA誘導体を用いた生物有機化学的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 和田 昭盛
  • 雑誌名: ビタミン 巻: 88 ページ: 72-81
  • NAID: 110009805253
  • 査読あり
• [学会発表] レチナール環構造に共役系を導入したアナログの合成とタンパク質オプシンとの相互作用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 和田昭盛、山野由美子、沖津貴志、山下高廣、今元泰、七田芳則
  • 学会等名: 日本レチノイド研究会第２７学術集会
  • 発表場所: 町田
  • 年月日: 2016-10-22
• [学会発表] 共役したクロメン環を有するレチナールアナログの合成研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 神崎さくら子、石井菜紬子、沖津貴志、和田昭盛
  • 学会等名: 日本ビタミン学会第６８回大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2016-06-18
• [学会発表] Iodonium-mediated dearomative cyclization/Diels-Alder tandem of a chiral ynamide toward diastereoselective construction of bridgehead-spiro system (2015)
  • 著者名/発表者名: Okitsu, T.; Murai, C.; Wada, A.
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Honolulu/USA
  • 年月日: 2015-12-19
  • 国際学会
• [学会発表] Lycopeneの新規酸化代謝物、lycopene-5,6-diol立体異性体の全合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山野 由美子、西山 裕也、青木 敦志、和田 昭盛
  • 学会等名: 第41回反応と合成の進歩シンポジウム
  • 発表場所: 東大阪
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] イナミドの求電子性が促進する6-endo-dig環化：ピリダジン類の制御合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 沖津 貴志、森澤 祐介、本村 映人、和田 昭盛
  • 学会等名: 第41回反応と合成の進歩シンポジウム
  • 発表場所: 東大阪
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] Preparation of New ChR with One Double Bond-elongated 3,4-Dehydroretinals (2015)
  • 著者名/発表者名: Wada, A.; Okitsu, T.; Yamano, Y.; Kobayashi, Y.; Ishizuka, T.; Yawo, H.; Matsuyama, T.; Yamashiya, T.; Imamoto, Y.; Shichida, Y.
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Retinoids
  • 発表場所: Gifu/Japan
  • 年月日: 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] ガックより単離されたlycopene-5,6-diolおよびγ-carotene-5’,6’-diolの立体異性体の合成とHPLC分離条件の確立 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山野 由美子、西山 裕也、青木 敦志、和田 昭盛、眞岡 孝至
  • 学会等名: 第29回カロテノイド研究談話会
  • 発表場所: 八王子
  • 年月日: 2015-09-04
• [学会発表] 3-メチレン-4-アミド-1,2-ジアゼチジンの求核的開環反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沖津 貴志、小林 恵子、吉田 淳美、吉田 裕司、和田 昭盛
  • 学会等名: 第40回反応と合成の進歩シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-11-10
• [学会発表] β-ジケトン構造を有するアセチレンカロテノイドmytiloxanthinの立体選択的全合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山野 由美子、大畑 雅裕、和田 昭盛
  • 学会等名: 第40回反応と合成の進歩シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-11-10
• [学会発表] 7-ヒドロキシレチノイン酸の合成と生物活性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 和田 昭盛、山野 由美子、笠原 奈那子、脇本 友絵、中川 公恵、岡野 登志夫
  • 学会等名: 日本レチノイド研究会第25回学術集会
  • 発表場所: 秋田
  • 年月日: 2014-10-11
• [学会発表] Preparation of Red-Shifted PSB of Retinal Having Enamine Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Wada, A.; Okitsu, T.; Futamura, N.; Niimi, Y.; Ishizuka, T.; Yawo, H.; Matsuyama Hoyos, T.; Yamashiya, T.; Shichida, Y.
  • 学会等名: 16th International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: Nagahama
  • 年月日: 2014-10-05 – 2014-10-10
• [学会発表] イナミドのヨード環化反応を利用したベンゾフランの即時合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沖津 貴志、中田 康平、西垣 賢志、道岡 直幸、柄谷 光章、和田 昭盛
  • 学会等名: 第17回ヨウ素学会シンポジウム
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] mytiloxanthinの立体選択的全合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山野 由美子、大畑 雅裕、和田 昭盛
  • 学会等名: 第28回カロテノイド研究談話会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2014-09-05
• [学会発表] ガックに含まれる-Caroteneの酸化代謝産物について (2014)
  • 著者名/発表者名: 眞岡 孝至、山野 由美子、和田 昭盛
  • 学会等名: 第28回カロテノイド研究談話会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2014-09-05
• [学会発表] 3-メチレン-4-アミド-1,2-ジアゼチジンへのアリルシランの求核的開環反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沖津 貴志、小林 恵子、吉田 淳美、和田 昭盛
  • 学会等名: 第34回有機合成若手セミナー
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2014-08-05