発光性真菌の発光発現機構に関する化学的研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09760115
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 寺西 克倫 三重大学, 生物資源学部, 文部教官助教授 (20237001)
• キーワード: 生物発光 / 化学発光

研究概要

人工的に発光を起こさせる化学発光においては、発光効率が極めて低い。それに対し、生物が体内で行う生物発光は、効率的に化学エネルギーから光への変換を成し遂げている。これらの発光効率にかかわる機構の解明および高効率な発光システムの創出を目指し、分子認識能により発光分子を外部環境から隔離し、エネルギー損失を制御できる発光分子システムの設計・合成を検討した。シクロデキストリンを発光分子の隔離カプセルとし、各種のシクロデキストリンと発光基質とを結合の長さを変えた共有結合で連結した。シクロデキストリン結合型発光素子の三重項酸素による発光効率は、シクロデキストリンの種類及び結合鎖の長さにより大きく差がみられ、γ-シクロデキストリンを結合させた場合には、著しい増強効果が得られた。さらに、結合鎖を長くすることにより発光効率の低減が生じた。CDスペクトルの解析より、発光が増強される発光素子はシクロデキストリンの影響下にあることが判明した。スーパーオキシドアニオンによる発光の強度は三重項酸素による発光の場合と同じ挙動を示し、さらに、γ-シクロデキストリンを結合させた場合には、発光を低減する蛋白質BSA、発光を増強する界面活性剤CTABの影響を受けることなく、一定の発光強度を示し、発光環境の隔離に効果あることが明かとなった。
今後、開閉自由な2量化シクロデキストリン結合型発光素子、固定型2量化シクロデキストリン結合型発光素子及び環状多量化シクロデキストリン結合型発光素子の分子設計・合成を行い、高選択・高効率な発光素子の創出を検討する。

研究成果

• [文献書誌] Katsunori Teranishi: "Solubilizing Coelenterazine in Water with Hydroxypropyl-β-cyclodextrin;" Biosci. Biotech. Biochem.61. 1219-1220 (1997)
• [文献書誌] Katsunori Teranishi: "On the mechanism of generation of 5-oxy-3,5-dihydroimidazol 1,2-alpyrazin-3-ones by the direct variable-temperature NMR method: a variable-remperature study" J.Chem. Soc., Perkin Trans. 2. 1831-1834 (1997)
• [文献書誌] Katsunori Teranishi: "Synthesis and enhanced chemiluminescence of new cyclomaltooligosaccharide(cyclodextrin)-bond 6-phenylimidazol 1,2-alpyrazin-3(7H)-one," Carbohydr. Res.306. 177-187 (1998)
• [文献書誌] Katsunori Teranishi: "Efficient regioselective synthesis of mono-2-O-sulfonyl-cyclodextrins by the combination imidazole and molecular sieves," J.Carbohydr. Chem.17. 489-494 (1998)
• [文献書誌] Katsunori Teranishi: "Convenient Regioselective mono-2-O-Sulfonation of Cyclomaltooctaose," Biosci. Biotech. Biochem.62. 1246-1252 (1998)
• [文献書誌] 寺西克倫: "生物発光・化学発光の励起分子形成機構に関する有機化学的研究" 日本農芸化学会誌. 71. 1003-1010 (1997)
• [文献書誌] Katsunori Teranishi: "Luminescent Substance with Extremely High Light emitting Efficiency in Water" New Technology Japan, 1 (1998)