インドール酢酸(IAA)複合体の生合成・分解を化学的にノッアウトする

化学敲除吲哚乙酸 (IAA) 复合物的生物合成和降解

• 批准号: 17651124
• 负责人: 平竹 潤
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17651124/
• 关键词: インドール酢酸; アミノ酸複合体; IAA-aa合成酵素; IAA-aa加水分解酵素; アデニル化中間体; 中間体アナログ阻害剤; ホスフィン酸遷移状態アナログ; 化学的ノックアウト; インドール酢酸; アミノ酸複合体; IAA-aa合成酵素; IAA-aa加水分解酵素; アデニル化中間体; 中間体アナログ阻害剤; ホスフィン酸遷移状態アナログ; 化学的ノックアウト

本研究は、オーキシン(インドール酢酸、IAA)のホメオスタシスに重要な役割を果たしていると思われる、インドール酢酸-アミノ酸複合体(IAA-aa)の合成酵素および加水分解酵素の特異的阻害剤を設計・合成し、遺伝子ノックアウトの代わりに、阻害剤によって化学的に酵素活性をノックアウトするような化合物を開発することを目的としたものである。オーキシン早期誘導遺伝子のGH3ファミリーの一群が、IAA-aa合成酵素ではないかとの予測をふまえ、その推定反応機構にもとづき、IAAのアデニル化中間体のアナログとして、IAAのスルファモイルアデノシン誘導体(IAA-SA)を合成した。さらに、天然および人工オーキシンであるフェニル酢酸、ナフタレン-1-酢酸、2,4-DそれぞれのSA誘導体(PA-SA,NAA-SA,2,4-D-SA)を合成した。得られた化合物は、大腸菌で発現させたGH3-5およびGH3-6に対する阻害活性を測定した。その結果、いずれの化合物も、GH3-5およびGH3-6を両方とも阻害する強い活性を示し、特に、PA-SAはIC_<50>値にして3μM以下の強い阻害活性を示した。これら一連のSA誘導体を培地に溶かし、シロイヌナズナの幼植物体を培養したところ、2,4-D-SAが1μMの低濃度で、根の著しい形態変化を引き起こすことがわかった。これは、IAA過剰時に見られる異常発根(adventitious rooting)に酷似しており、化合物が植物体に取り込まれ、GH-3を阻害することによってオーキシンのホメオスタシスに影響を与えている可能性が強く示唆された。一方、IAA-aa加水分解酵素についての知見はきわめて乏しいが、IAA-aa添加によってIAA過剰症が出ない変異体の解析から、IAR3,ILR1,ILL2などの遺伝子が見いだされ、それが金属プロテアーゼの一種であるとの知見をもとに、アミノ酸部分の構造の異なるIAAホスフィン酸誘導体5種類を合成した。ホスフィン酸誘導体は、濃度依存的にILR1を阻害することが判明し、合成した化合物が、少なくとも、IAA-aa加水分解酵素の障害剤として機能することが確かめられた。以上のように、酵素の推定反応機構を唯一の手がかりに、反応機構依存的に設計したオーキシンのSA誘導体および、IAAホスフィン酸誘導体が、予想通り、IAA-aa合成酵素および加水分解酵素の阻害剤として機能し、特に、SA誘導体はin vivoでも活性を示す、化学ノックアウト剤として有望な化合物であることがわかった。

这项研究旨在设计和合成吲哚酸 - 氨基酸复合物（IAA-AA）合成酶和水解酶的特定抑制剂，它们在生长素（吲哚酸酸，IAA）的稳态中似乎起着重要作用，并产生化合物将enzyme活性敲除enzyme活性而不是抑制剂，而不是抑制剂。基于预测，基于推定的反应机制，一组GH3诱导基因的GH3家族是IAA-AA合酶，IAA（IAA-SA）的磺胺酰腺苷衍生物（IAA-SA）被合成为IIAA的腺苷酸中间体的类似物。此外，合成了天然和人造生长素的SA衍生物（PA-SA，NAA-SA，2,4-D）。确定了对大肠杆菌中表达的GH3-5和GH3-6的抑制活性的化合物。结果，两种化合物均表现出GH3-5和GH3-6的较强抑制活性，尤其是PA-SA均显示出3μM或更少的iC_ <50>值的强抑制活性。将这些系列的SA衍生物溶解在培养基和培养的拟南芥植物幼苗中，并发现低浓度的1μm的2,4-D-SA在根中引起显着的形态变化。这与IAA多余过程中所见的不定生根非常相似，并强烈表明该化合物可能通过抑制GH-3来掺入植物并影响生长素稳态。另一方面，尽管对IAA-AA水解酶的了解很少，但从不引起IAA-AA引起IAA肥大的突变体中发现了诸如IAR3，ILR1，ILL2之类的基因，并且基于添加IAA蛋白酶的类型，五种类型的IAA磷酸衍生物与不同的结构构成了不同的结构。发现磷酸酸衍生物以浓度依赖性抑制ILR1，并证实合成化合物至少起着IAA-AA水解酶的抑制剂的作用。如上所述，以反应依赖性方式设计的生长素和IAA磷化酸衍生物的SA衍生物与IAA-AA合酶和水解酶的抑制剂一样，使用酶的假定反应机制作为唯一的线索的抑制剂，已被确定为具有化学的化合物，作为化学淘汰量的化合物。