生物時計によってコントロールされるマメ科植物就眠運動の分子機構

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12680598
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 上田 実 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (60265931)
• キーワード: マメ科植物 / 就眠運動 / 覚醒物質 / 蛍光プローブ / 光親和性プローブ / ネムノキ / カワラケツメイ

研究概要

我々は、覚醒物質レスペデジン酸カリウムを基盤として蛍光プローブ化合物を開発し、活性物質の標的細胞が運動に際して膨潤・収縮する運動細胞であることを明らかにした。また、その結合は非ラベル体の共存下では完全に阻害され、活性物質の運動細胞への結合は構造特異的であることも示した。
この知見を基に光親和性プローブを開発し、これを用いて運動細胞膜画分より受容体候補タンパク質の検出を試みた。我々は、光親和性基が活性部位から空間的に離れ、高い生物活性を期待できる6位修飾型プローブと共に、光親和性基と活性部位が空間的に近接し、高い結合活性を期待できる2位修飾型プロープを合成した。運動細胞を含むカワラケツメイの葉枕部位を実体顕微鏡下で切断、これをホモジナイズし、超遠心分離によって膜画分を集めた。この膜画分を光ラベル化実験に付し、活性物質結合タンパク質と見られるバンドを検出した。このバンドは、過剰量の非ラベル体存在下で消失した。2種のプローブの比較では2位修飾型プローブの方が好結果を与え、プローブの分子設計では、生物活性よりも、ラベル化収率の向上を重要視した方が良いと考えられた。
就眠運動に関与する活性物質は、植物属特異的な生物活性を示すことから、植物属ごとに異なる受容体の存在が予想された。我々は、国内で複数の同族植物が入手可能なAlbizza属に属するネムノキ(Albizzia julibrissin)の覚醒物質cis-P-coumaroylagmatineを基盤とした蛍光プローブ化合物を開発した。合成した蛍光プローブは、ネムノキの運動細胞に特異的に結合し、また、その結合は非ラベル体の共存下では完全に阻害された。この蛍光プローブはネムノキと同族のAlbizzia属植物には結合するが、他属植物の運動細胞には全く結合せず、マメ科植物の運動細胞には、属内で共通の受容体が関与することが強く示唆された。

研究成果

• [文献書誌] H.Nagano, E.Kato, S.Yamamura, M.Ueda: "Fluorescence Studies on Nyctinasty Using Fluorescence Labeled cis-p-Coumaroylagmatine, a Leaf-opening Substance of Albizzia Plants : Existence of Genus-Specific Receptorior for Leaf-movement Factor"Tetrahedron Lett. (in press). 2953-2956 (2003)
• [文献書誌] T.Fujii, T.Sugimoto, S.Yamamura, M.Ueda: "Synthesis of a Novel Bioactive Photoaffinity Probe Based on a Leaf-movement Factor with Potential High Binding Affinity to Its Receptor"Tetrahedron Lett. 44. 2497-2499 (2003)
• [文献書誌] M.Ueda, T.Sugimoto, Y.Sawai, S.Yamamura: "The Biological Significance of Leaf-movement, an Approach Using a Synthetic Inhibitor of Leaf-closure"Tetrahedron Lett. 43. 7545-7548 (2002)
• [文献書誌] N.Takada, E.Kato, K.Ueda, S.Yamamura, M.Ueda: "A Novel Leaf-movement Inhibitor of a Nyctinastic Weed Sesbania exaltata Cory, Designed on a Naturally Occurring Leaf-opening Substance and its Application for Potential Highly Selective Herbicide"Tetrahedron Lett. 43. 7655-7658 (2002)
• [文献書誌] T.Sugimoto, S.Yamamura, M.Ueda: "Visualization of the Precise Structure Recognition of Leaf-opening Substance by Using Biologically Inactive Probe Compounds : Fluorescence Studies of Nyctinasty in Legumes 2"Chem. Lett. 2002. 1118-1119 (2002)
• [文献書誌] Y.Sohtome, T.Tokunaga, K.Ueda, S.Yamamura, M.Ueda: "Leaf-closing Substance of Leucaena leucocephala"Biosci. Biotechnol. Bioche. 66. 51-56 (2002)
• [文献書誌] 上田 実, 高田 晃, 山村庄亮: "動く植物"大学教育出版. 200 (2002)