| 研究概要 |
植物は太陽光をエネルギーとして利用するための光合成系だけでなく,光環境の変化に適応するための多様な光受容系を構築した。これらの光受容系は,光に反応するために欠かせない「発色団」を構成成分としてもつ色素蛋白質である。フィトクロムは生理学的に不活性で赤色光吸収型のPr型と,生理的に活性で遠赤色光吸収型のPfr型との間で可逆的に相互変換する。この「赤・遠赤色光可逆的反応」は,植物の発生や成長・分化などの様々な過程に広く関係して,環境の光情報を植物に伝える重要な役割を果たしており,植物が生きて行くために欠くことのできない調節作用の一つである。テトラピロール発色団であるフィトクロモビリンは,天然から極めて少量しか得られず,不安定な上に精製も極めて困難である。そこで本研究では,発色団の構造変化と再構成フィトクロムの機能との相関や,アポ蛋白質と発色団との相対的配置ならびに相互作用などの解明,さらにシグナル伝達機構および光合成系遺伝子発現・調節機構の解明など,この分野を飛躍的に発展させるために,これまで合成が困難とされてきたフィトクロモビリン及びその誘導体の新合成法の確立など,フィトクロム発色団の構造と機能に関する有機合成化学的アプローチを試み,次のような成果を得た。
1.アポ蛋白質と結合可能な遊離の側鎖カルボン酸を有し,Pf型およびPfr型で立体化学を固定した発色団の簡便合成法を開発した。
2.立体化学を固定した発色団とアポ蛋白質の再構成に成功した。
3.再構成フィトクロム蛋白質の結晶化を試み,X線構造解析実現へ向けて有用な知見を得た。
4.光標識化部位を導入した構造・機能探索分子としての発色団の合成に向け,基本的な合成反応を検討し,好結果を得た。
5.光学活性な発色団の合成を目指し,酒石酸エステルを不斉源として活用する高効率・高選択的なエナンチオ選択的反応を開発した。
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