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2011 年度 実施状況報告書

分子軌道計算による熱力学的パラメーターに基づく新規抗酸化物質の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23590064
研究機関独立行政法人放射線医学総合研究所

研究代表者

中西 郁夫  独立行政法人放射線医学総合研究所, 重粒子医科学センター, 主任研究員 (70356137)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2014-03-31
キーワード活性酸素種 / 抗酸化物質 / ラジカル / 有機化学 / 計算化学
研究概要

生活習慣病予防や抗加齢、さらには放射線防護へ応用可能な新規抗酸化物質を開発する目的で、ビタミンEの基本骨格である2,2-dimethylchroman-6-ol (DMC)に種々の置換基を導入したDMC誘導体を分子設計した。これらのDMC誘導体に対し、密度汎関数法(DFT: Density Functional Theory)によりフェノール性水酸基のO-H結合解離エネルギー(D(HT))およびイオン化エネルギー(IP)を計算した。得られた計算値をビタミンE (α-トコフェロール)のD(HT)値およびIP値と比較した。その結果、フェノール性OH基のオルト位にアミノ基を有するDMC誘導体のD(HT)値は、ビタミンEに比べて顕著に低下したのに対し、メタ位にアミノ基を導入するとD(HT)値は大きくなった。一方、IP値の場合には、オルト位にアミノ基を導入すると大きくなり、メタ位にアミノ基を有する誘導体では顕著に低下した。クロロ基の場合には、オルト位、メタ位のいずれに導入しても、D(HT)値とIP値はともに大きくなった。アミノ基の導入でD(HT)値やIP値が低下したDMC誘導体については、ビタミンEよりも優れたフリーラジカル消去活性が期待できる。以上の結果を、2011年11月にアトランタで開催された米国フリーラジカル生物医学会議(SFRBM: Society for Free Radical Biology and Medicine)などで発表した。現在、東京理科大学薬学部との共同研究でアミノ基やクロロ基を有するDMC誘導体を合成し、フリーラジカル消去活性について検討中である。

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

平成23年度には、種々の置換基を有する2,2-dimethylchroman-6-ol (DMC)誘導体を分子設計し、それらのフェノール性水酸基のO-H結合解離エネルギー(D(HT))およびイオン化エネルギー(IP)を密度汎関数法(DFT: Density Functional Theory)により計算する計画を立て、予定どおり完了した。また、アミノ基やクロロ基を有するDMC誘導体についても、いくつかはすでに合成を完了しており、所属研究機関の震災対応業務でわずかな遅れが生じたものの、おおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

引き続きDMC誘導体の合成を行い、得られたDMC誘導体のフリーラジカル消去活性を評価する。フリーラジカル消去活性の評価には室温でも比較的安定なガルビノキシルラジカルや2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH)ラジカルを用いる。まず、合成したDMC誘導体がこれらのフリーラジカルを消去できるかどうかをフォトダイオードアレイ分光光度計で観測する。フリーラジカルの消去が確認された場合には、ストップトフロー分光測定装置を用い、フリーラジカルに由来する吸収の吸光度の経時変化から二次反応速度定数(k)を決定する。次に、平成23年度に計算したD(HT)値またはIP値とk値との相関性を調べる。相関関係がある場合には、他の置換基を導入した化合物についてもDFT計算によりそのフリーラジカル消去活性を予想する。以上の実験で得られた結果を、9月にロンドンで開催される国際フリーラジカル学会や11月にサンディエゴで開催されるSFRBMをはじめとする国内外の学会で積極的に発表し、成果を学術雑誌に投稿する。

次年度の研究費の使用計画

次年度は、DMC誘導体の合成およびフリーラジカル消去活性の測定が中心となるので、試薬類やガラス器具、分光計のランプなどの消耗品の購入に570千円使用する予定である。また、研究成果に発表を目的として、9月にロンドンで開催される国際フリーラジカル学会や11月にサンディエゴで開催されるSFRBMをはじめとする国内外での学会に出席するための旅費および参加費に630千円使用予定である。当初予定していた謝金50千円は、人材の確保が困難な状況のため、消耗品費に変更した。また、所属研究機関の震災対応業務による研究の遅延により生じた平成23年度からの繰り越し分も消耗品費に使用する予定である。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (9件) 図書 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Temperature-Dependent Free Radical Reaction in Water2012

    • 著者名/発表者名
      松本謙一郎、乳井美奈子、上林將人、小澤俊彦、中西郁夫、安西和紀
    • 雑誌名

      J. Clin. Biochem. Nutr

      巻: 50巻 ページ: 40-46

    • DOI

      10.3164/jcbn.10-145

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Key Role of Chemical Hardness to Compare 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl Radical Scavenging Power of Flavone and Flavonol O-Glycoside and C-Glycoside Derivatives2012

    • 著者名/発表者名
      和気 司
    • 雑誌名

      Chemical & Pharmaceutical Bulletin

      巻: 60 ページ: 37~44

    • DOI

      10.1248/cpb.60.37

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Enhanced Radical Scavenging Activity of a Conformationally Constrained Epigallocatechin Analogue2011

    • 著者名/発表者名
      今井耕平、中西郁夫、安西和紀、小澤俊彦、宮田直樹、浦野四郎、奥田晴宏、中村朝夫、福原潔
    • 雑誌名

      Chem. Lett

      巻: 40巻 ページ: 1417-1419

    • DOI

      10.1246/cl.2011.1417

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radical-Scavenging Activity of 6-Chromanol Derivatives with Various Substituents2011

    • 著者名/発表者名
      中西 郁夫
    • 雑誌名

      Free Radical Biology & Medicine

      巻: 51 ページ: S93

    • DOI

      10.1016/j.freeradbiomed.2011.10.455

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Method for Hydroxyl Radical Scavenging Activity of Antioxidants2011

    • 著者名/発表者名
      松本 謙一郎
    • 雑誌名

      Free Radical Biology & Medicine

      巻: 51 ページ: S147

    • DOI

      10.1016/j.freeradbiomed.2011.10.251

    • 査読あり
  • [学会発表] メラトニンの抗酸化および放射線防護機構の解明2012

    • 著者名/発表者名
      中西 郁夫
    • 学会等名
      日本薬学会第132年会
    • 発表場所
      北海道大学体育館(北海道)
    • 年月日
      2012年3月30日
  • [学会発表] Fine-Tuning of Redox Properties of Substituted 6-Chromanols as Vitamin E Analogues Based on Density Functinal Theory Calculations2012

    • 著者名/発表者名
      中西 郁夫
    • 学会等名
      第20回日本学術振興会先端拠点事業セミナー:International Redox Core Symposium
    • 発表場所
      西鉄グランドホテル(福岡県)
    • 年月日
      2012年2月6日
  • [学会発表] Evaluation of Antioxidative Properties of Food Factors in Relation to Inhibitory Activity of Radiation-Induced Apoptosis2011

    • 著者名/発表者名
      中西 郁夫
    • 学会等名
      5th SFRR-Asia & 8th ASMRM & 11th J-mit
    • 発表場所
      鹿児島市民文化ホール(鹿児島県)
    • 年月日
      2011年9月3日
  • [学会発表] 放射線防護剤を志向した新規フェノール性抗酸化物質の開発2011

    • 著者名/発表者名
      中西 郁夫
    • 学会等名
      第5回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県)
    • 年月日
      2011年9月12日
  • [学会発表] 放射線誘導アポトーシスを抑制する食品成分の抗酸化活性評価2011

    • 著者名/発表者名
      中西 郁夫
    • 学会等名
      第64回日本酸化ストレス学会学術集会
    • 発表場所
      ルスツリゾート(北海道)
    • 年月日
      2011年7月2日
  • [学会発表] Substituent Effect on the Radical-Scavenging Reactivity of Vitamin E Analogues2011

    • 著者名/発表者名
      中西 郁夫
    • 学会等名
      4th International Symposium on Nutrition, Oxygen Biology and Medicine
    • 発表場所
      パリ(フランス)
    • 年月日
      2011年6月15~17日
  • [学会発表] 金属イオン存在下におけるメラトニンのラジカル消去反応2011

    • 著者名/発表者名
      中西 郁夫
    • 学会等名
      第21回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
    • 発表場所
      千葉大学けやき会館(千葉県)
    • 年月日
      2011年5月30日
  • [学会発表] 抗酸化活性を示すメラトニンのフリーラジカル消去機構2011

    • 著者名/発表者名
      中西 郁夫
    • 学会等名
      第11回日本抗加齢医学会総会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府)
    • 年月日
      2011年5月28日
  • [学会発表] Radical-Scavenging Activity of 6-Chromanol Derivatives with Various Substituents2011

    • 著者名/発表者名
      中西 郁夫
    • 学会等名
      18th Annual Meeting of the Society for Free Radical Biology and Medicine
    • 発表場所
      アトランタ(米国)
    • 年月日
      2011年11月18日
  • [図書] 抗酸化食品研究の新展開:第10回AOB研究会プロシーディング2011

    • 著者名/発表者名
      中西 郁夫
    • 総ページ数
      5ページ
    • 出版者
      AOB研究会
  • [図書] 抗酸化食品研究の新展開:第10回AOB研究会プロシーディング2011

    • 著者名/発表者名
      松本 謙一郎
    • 総ページ数
      6ページ
    • 出版者
      AOB研究会
  • [産業財産権] スクリーニング方法、スクリーニングキット、および解析プログラム2012

    • 発明者名
      関根(鈴木) 絵美子
    • 権利者名
      独立行政法人放射線医学総合研究所
    • 産業財産権番号
      特許: 2012-72619
    • 出願年月日
      2012年03月27日

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公開日: 2013-07-10  

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