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2017 年度 実績報告書

エクジステロイド生合成に関わる新規酵素に着目した昆虫発育制御剤スクリーニング戦略

研究課題

研究課題/領域番号 15K14719
研究機関筑波大学

研究代表者

丹羽 隆介  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (60507945)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード農薬 / 昆虫 / 酵素 / エクジステロイド / グルタチオンS-転移酵素
研究実績の概要

昨年度までに、ショウジョウバエ、ハマダラカ、そしてコナガにコードされたNoppera-boの酵素活性を阻害する低分子化合物を計15種類同定した。そして、このうちのある化合物Xがネッタイシマカの幼虫発育を阻害することが示唆されていた。本年度は化合物Xの効果をさらに検討するための実験を継続したが、開示されている構造を有する化合物Xそのものの純度を高めた溶液では発育阻害効果が認められなくなった。逆に、観察されていた発育阻害効果は、当初用いていた溶液に含まれていた化合物Xとは別の夾雑物によるものであることが判明した。この夾雑物の化学構造を同定するための実験を行ったが、残念ながら完了には至らなかった。
一方、昨年度までに、Noppera-bo と阻害化合物との相互作用様式をX線結晶構造解析によって追究していた。そして、阻害化合物の代表例としてbeta-エストラジオールに着目し、beta-エストラジオールと相互作用する Nobo アミノ酸残基を特定した。本年度は、昨年度に引き続き、このアミノ酸残基(アスパラギン酸)をアラニンに置換した変異タンパク質を用いて、beta-エストラジオールの阻害効果を確認した。その結果、このアスパラギン酸残基はbeta-エストラジオールと水素結合を形成し安定性に寄与すること、アラニン変異型Noboタンパク質に対してbeta-エストラジオールの阻害効果は著しく下がること、そして表面プラズモン共鳴法を用いた相互作用解析によれば変異分子のbeta-エストラジオールに対する解離定数が大幅に上昇することを示した。これらの結果は、Noboのこのアスパラギン酸残基と形成する化合物の水素結合が、Noboの酵素活性を阻害するのに重要であることを示唆する。一連の成果は、今後のエクジステロイド生合成阻害剤のデザインに重要な知見を与えるものである。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Dual Roles of Glutathione in Ecdysone Biosynthesis and Antioxidant Function During the Larval Development in Drosophila2017

    • 著者名/発表者名
      Enya S, Yamamoto C, Mizuno H, Esaki T, Lin H-K, Iga M, Morohashi K, Hirano T, Kataoka H, Masujima H, Shimada-Niwa Y, Niwa R
    • 雑誌名

      Genetics

      巻: 207 ページ: 1519-1532

    • DOI

      10.1534/genetics.117.300391

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 昆虫ホルモン生合成調節のケミカルバイオロジー2018

    • 著者名/発表者名
      丹羽隆介
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 昆虫ステロイドホルモン生合成制御因子Noppera-boと阻害化合物の生化学的・構造生物学的解析:新規農薬開発に向けて2018

    • 著者名/発表者名
      稲葉和恵、小祝孝太郎、諸橋香奈、塩谷天、荒井怜奈、小島宏建、岡部隆義、長野哲雄、井上英史、藤川雄太、湯本史明、千田俊哉、丹羽隆介
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会
  • [学会発表] 昆虫ステロイドホルモン生合成制御因子Noppera-bo の生化学的・構造生物学的解析に基づく創農薬への展開2017

    • 著者名/発表者名
      稲葉和恵、荒井怜奈、小祝孝太郎、諸橋香奈、塩谷天、小島宏建、岡部隆義、長野哲雄、井上英史、藤川雄太、湯本史明、千田俊哉、丹羽隆介
    • 学会等名
      日本農芸化学会関東支部2017年度大会
  • [学会発表] 昆虫の発育を制御する環境にやさしい農薬の研究開発2017

    • 著者名/発表者名
      丹羽隆介
    • 学会等名
      公益財団法人科学技術交流財団研究交流クラブ 第183回定例会
    • 招待講演
  • [学会発表] X-ray crystallographic analysis of the ecdysteroidogenic glutathione S-transferase Noppera-bo and the complex with its inhibitor compounds2017

    • 著者名/発表者名
      Arai R, Inaba K, Koiwai K, Morohashi K, Enya S, Kojima H, Okabe T, Nagano T, Inoue H, Fujikawa Y, Yumoto F, Senda T, Niwa R
    • 学会等名
      The 3rd International Insect Hormone (21st Ecdysone) Workshop
    • 国際学会
  • [備考] 丹羽-島田研究室

    • URL

      https://sites.google.com/site/niwashimadalab/

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公開日: 2018-12-17  

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