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2014 年度 実施状況報告書

キノン二量化と非酵素的酸化還元不均化を鍵反応とするエラジタンニン新規生合成機構

研究課題

研究課題/領域番号 26460125
研究機関長崎大学

研究代表者

田中 隆  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(薬学系), 教授 (90171769)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードエラジタンニン / 代謝 / ポリフェノール / Carpinus / Quercus / Camellia
研究実績の概要

本研究は、機能性ポリフェノールとして注目されるエラジタンニンの代謝を、化学的手法を駆使して動的に理解することを目的にしている。
エラジタンニンはヘキサハイドロキシジフェノイル(HHDP)基を持つことを特徴としており、その生合成はこれまで化学的および生物学的証拠が無いままにガロイル基の酸化的カップリングで生成すると説明されてきた。ところが本研究で我々はクマシデ葉のエラジタンニンでは一旦酸化段階の高いデヒドロヘキサハイドロキシジフェノイル(DHHDP)基が生成し、それの非酵素的還元的によってHHDP基が生成していることを明らかにした。さらに同様の現象が他の植物でも起こっていることを確認している。現在、反応機構を検討中であるが、本研究で全く新しいエラジタンニン生合成機構が提唱できると考えている。これと関連して、ガロイル基の酸化的カップリングによりDHHDP基を得る反応についても検討しているが、現時点ではガロイル基の酸化的開裂反応がカップリングに優先してしまうことが分かった。これについては現在さらに検討を行っている。
また、同じくブナ科植物から新規の骨格を持つエラジタンニンを分離し構造決定を決定したが、そこでは通常の分光学的手法では分からない立体化学を計算化学的手法の適用により明らかにした。また、同様に極めて重要な既知エラジタンニンの立体化学についても同様の手法で訂正している。また、同じ植物でも新芽の主エラジタンニンが硬葉で減少していることを発見し、主成分が酸化的に代謝されていることを化学的に明らかにしている。
ツバキの葉においても同様に枝先の新芽の主成分であるエラジタンニンが成長に伴い劇的に減少することを発見し、その代謝を現在検討中である。酸化的代謝によるという仮説のもとエラジタンニンの酵素酸化を検討して、HHDP基の新しい酸化反応を見出している。

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

最も重要な目的であるエラジタンニンのHHDP基がDHHDP基の非酵素的還元により生成することを繰り返し確認しており、当初予定していたクマシデだけでなく、アカシデや他の科の植物でも類似の反応が起こっていることを明らかにした。
反応のメカニズムについてはまだ未解明の部分もあるが、反応条件の違いにより生成物が変わることなどの知見を得ている。カテキンでも関連する反応を見出しており、カテキンで起こる反応との関連性についても明らかになっている。
また、ブナ科植物やツバキについても非常に興味深いエラジタンニンの代謝が起こっていることを発見し、新規骨格を持つエラジタンニンを従来の機器分析による手法に加えて計算化学的手法を駆使して決定した。エラジタンニン以外の代謝産物との結合についても明らかにしている。今後さらにそれらについて詳細な化学的研究を行うことで、エラジタンニン代謝についての新しい知見が得られると考えている。

今後の研究の推進方策

エラジタンニンのHHDP基がDHHDP基の非酵素的還元により生成することを明らかにしたが、現時点ではすべてのエラジタンニン含有植物で同様の還元的代謝を確認できているわけではない。他の植物での代謝についても詳細に検討していく。
還元が起これば何かが酸化されているはずであり、それについて現在検討を行っている。今後、ガロイル基からDHHDP基を合成する反応の検討に加えて、化学的手法によるインビトロでのエラジタンニン代謝の再現を検討することで、還元反応のメカニズムを理解する。それらの結果がそろい次第論文化する。
さらに、ブナ科およびツバキ葉におけるエラジタンニンの代謝についてもデータの蓄積が出来ているが、反応メカニズムについてさらに詳細に検討して論文化する予定である。

次年度使用額が生じた理由

学会発表旅費の事務処理ミスによるもの

次年度使用額の使用計画

次年度の研究消耗品費(試薬及びガラス器具)として使用する

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Reinvestigation of the Stereochemistry of the C-Glycosidic Ellagitannins, Vescalagin and Castalagin2015

    • 著者名/発表者名
      Matsuo, Y., Wakamatsu, H., Omar, M., Tanaka, T.
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 17 ページ: 46-49

    • DOI

      dx.doi.org/10.1021/ol503212v | Org. Lett. 2015, 17, 46-49

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Selective oxidation of pyrogallol-type catechins with unripe fruit homogenate of Citrus unshiu and structural revision of oolongtheanins.2015

    • 著者名/発表者名
      Matsuo, Y.; Tadakuma, F.; Shii, T.; Saito, Y.; Tanaka, T.
    • 雑誌名

      Tetrahedron

      巻: 71 ページ: 2540-2548

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.tet.2015.03.016

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Castalagin exerts inhibitory effects on osteoclastogenesis through blocking a broad range of signaling pathways with low cytotoxicity2015

    • 著者名/発表者名
      Iwatake, M.; Sakai, E.; Okamoto, K.; Tanaka, T.; Tsukuba, T.
    • 雑誌名

      Phytotherapy Research

      巻: 29 ページ: 0-0

    • DOI

      DOI: 10.1002/ptr.5333

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] New Metabolites of C-Glycosidic Ellagitannin from Japanese Oak Sapwood2014

    • 著者名/発表者名
      Omar, M.; Matsuo, Y.; Maeda, H.; Saito, Y.; Tanaka, T.
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 16 ページ: 1378-1381

    • DOI

      dx.doi.org/10.1021/ol500146a

    • オープンアクセス
  • [学会発表] アラカシ葉におけるエラジタンニン類の代謝機構の解明2015

    • 著者名/発表者名
      若松 初実, 松尾 洋介, 齋藤 義紀, 田中 隆
    • 学会等名
      日本薬学会第135年会
    • 発表場所
      神戸サンボーホール(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-28
  • [学会発表] シデ類のエラジタンニン季節変化と還元的代謝について2014

    • 著者名/発表者名
      兒島大雪、江良真名美、親富祖翔太郎、四位拓也、松尾洋介、齋藤義紀、野中源一郎、田中隆
    • 学会等名
      第56回天然有機化合物討論会
    • 発表場所
      高知県立県民文化ホール(高知県高知市)
    • 年月日
      2014-10-15 – 2014-10-17
  • [学会発表] ツバキ葉エラジタンニンの酸化的分解に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      辻田高明,松尾洋介,齋藤義紀,宮田裕次,田嶋幸一,久林高市,田丸静香,田中一成,田中隆
    • 学会等名
      日本生薬学会第61回年会
    • 発表場所
      福岡大学薬学部(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2014-09-13 – 2014-09-14
  • [学会発表] Oxidation Mechanism of Polyphenols and Chemistry of Black Tea2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tanaka
    • 学会等名
      ICP2014 & 8th Tannin Conference
    • 発表場所
      名古屋大学豊田講堂(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-06
    • 招待講演
  • [学会発表] Reinvestigation of Stereochemistry and Enzymatic Oxidation of Castalagin and Vescalagin2014

    • 著者名/発表者名
      H. Wakamatsu, M. Omar, Y. Matsuo, Y. Saito, T. Tanaka
    • 学会等名
      ICP2014 & 8th Tannin Conference
    • 発表場所
      名古屋大学豊田講堂(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-06
  • [学会発表] Reductive Metabolism of Ellagitannins in the Leaves of Carpinus japonica2014

    • 著者名/発表者名
      D. Kojima, K. Aritake, Y. Matsuo, Y. Saito, Takashi Tanaka, Gen-ichiro Nonaka
    • 学会等名
      ICP2014 & 8th Tannin Conference
    • 発表場所
      名古屋大学豊田講堂(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-06
  • [学会発表] Microbial Degradation Products of Oak Wood Ellagitannin Vescalagin2014

    • 著者名/発表者名
      M. Omar, Y. Matsuo, H. Maeda, Y. Saito, T. Tanaka
    • 学会等名
      ICP2014 & 8th Tannin Conference
    • 発表場所
      名古屋大学豊田講堂(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-06

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公開日: 2016-05-27  

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