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2020 年度 実施状況報告書

発光タンパク質フォラシンの活性部位の構造解析と高輝度発光系への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K05844
研究機関神戸大学

研究代表者

久世 雅樹  神戸大学, 農学研究科, 准教授 (40335013)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード生体成分 / 生理活性 / タンパク質 / 有機化学 / 生物発光
研究実績の概要

本研究では、発光タンパク質(フォラシン)について、①フォラシンの活性部位に存在するクロモフォアの化学構造を解明し、②発光基質であるデヒドロセレンテラジン(DCL)誘導体の構造活性相関を調べ、③選抜した高活性型DCLとアポフォラシンで再構成したフォラシンを、活性酸素種(ROS)検出のための高輝度発光系として創出すること、を目的としている。
昨年度、遺伝子発現アポフォラシンとDCLでフォラシンを再構成して発光させることに成功していることから、本年度はDCLの構造と発光活性の相関を調べる研究に着手した。まず、DCLにヘテロアリール基を導入する合成経路について精査した。その結果、窒素原子をもつアリール基の導入は困難であったが、窒素原子にメチル基を一つ導入すると、N-アリール基が導入できることを見出した。また、硫黄原子をもつアリール基は発光させる際の消去剤として反応してしまうが、これをスルホンとすることで問題を回避することにした。これによりスルホニルアリール基の導入が可能になった。これで、酸素、窒素、硫黄原子をもつヘテロアリール基を置換基にもつ非天然型分子の合成を達成することができた。
また、これら非天然型DCLにおける、アリール基の置換基効果を調べるための誘導体の合成も行った。電子吸引基としてフッ素原子を、電子供与基としてヒドロキシ基、メトキシ基、アルキル基を選抜し、これらを置換基にもつアリール基を導入したDCL誘導体を合成することに成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

非天然型分子の発光活性を調べるための手法を確立しており、計画どおり構造活性相関の研究に着手しており、非天然型分子の合成を進めていることから、順調に進展している。

今後の研究の推進方策

合成した非天然型分子の発光活性をしらべ、構造活性相関の知見を基に、発光強度を高めるための方策を確立し、高活性型の人工フォラシンの創製を目指す。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Knight Scientific Ltd/Nottingham University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Knight Scientific Ltd/Nottingham University
  • [雑誌論文] Expression of recombinant apopholasin using a baculovirus-silkworm multigene expression system and activation via dehydrocoelenterazine2020

    • 著者名/発表者名
      Maiko Moriguchi, RyoTakahashi, Bubwoong Kang, Masaki Kuse
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      巻: 30 ページ: 127177-1-5

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2020.127177

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Marine Bioluminescence with Dehydrocoelenterazine, an Imidazopyrazinone Compound.2020

    • 著者名/発表者名
      Masaki Kuse
    • 雑誌名

      Topics in Heterocyclic Chemistry

      巻: 58 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1007/7081_2020_41

    • 査読あり
  • [学会発表] Pholasinの発現と活性化2021

    • 著者名/発表者名
      森口舞子、姜法雄、久世雅樹
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2021年度大会(仙台)
  • [備考] 神戸大学農学研究科 天然有機分子化学研究室

    • URL

      http://www.research.kobe-u.ac.jp/ans-nprd-chem/index.html

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公開日: 2021-12-27  

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