光受容色素蛋白中の高機能性テトラピロール発色団の新合成戦略

光感受器色素蛋白中高功能四吡咯发色团的新合成策略

基本信息

批准号：
14044033
负责人：
猪股勝彦
金额：
$ 2.88万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

植物中に存在する光受容色素蛋白質フィトクロムは,いわゆる「赤・遠赤色光可逆的反応」により,植物の発生や生長,分化等の様々な光形態形成を制御しており,発色団として開環状テトラピロール化合物の一種であるフィトクロモビリン(PΦB)を有している。これまでアポ蛋白質と再構成可能な発色団の合成は極めて困難であったことから,発色団の構造と機能の関係を探究することは不可能であった。そこで本研究では,再構成フィトクロム中における発色団の構造と機能の関係を解明することを目的とし,まず,テトラピロール骨格の構成成分である四つのピロール誘導体(A〜D環)の新規一般合成法の確立と,それらのピロール誘導体のカップリング法を開発し,側鎖カルボン酸が遊離でアポ蛋白質と再構成が可能なPΦBや,従来,代替発色団として用いられてきたフィコシアノビリン(PCB),さらに20種以上のPCB誘導体の全合成を世界に先駆けて達成した。次に得られた合成発色団とアポ蛋白質とのin vitroにおける再構成実験により,フィトクロムの発色団結合サイト周辺の化学的環境解明と光可逆的機能の発現に成功し,これらの結果を総合して,発色団とアポ蛋白質との間の結合形成の概念図を描くことができるようになった。さらに発色団欠損変異株を用いたin vivoにおける再構成にも成功し,フィトクロムAとBでは発色団の機能が全く異なることを世界で初めて発見するとともに,D環18位におけるビニル基の重要性を指摘した。また,Agrobacterium tumefaciensから得られるバクテリオフィトクロムAgp1は,植物フィトクロムとは異なるN末端付近のシステイン残基でBVと共有結合していることが見出されていたが,その結合部位は不明であった。そこで種々のBV誘導体を合成し,in vitroでの再構成実験を行うことにより,BVはA環3位のビニル基で共有結合していることを明らかにした。

光敏色素是存在于植物中的一种光感受器色素蛋白，通过所谓的“红/远红光可逆反应”控制植物发育、生长和分化等各种光形态建成，是控制植物等各种光形态建成的发色团。它含有植物色素（PΦB），一种四吡咯化合物。迄今为止，合成可用脱辅基蛋白重构的发色团极其困难，使得探索发色团结构与功能之间的关系变得不可能。因此，在本研究中，我们旨在阐明重组光敏色素中发色团的结构和功能之间的关系，首先，我们对四种吡咯衍生物（A环至D环）进行了新颖的一般合成，它们是光敏色素的组成成分。四吡咯骨架的方法建立及其吡咯诱导。我们开发了具有游离侧链羧酸且可与脱辅基蛋白、传统上用作替代生色团的藻蓝蛋白（PCB）重构的PΦB的偶联方法，并且在20多种PCB中实现了全球首次。衍生物的合成。接下来，通过对获得的合成发色团和脱辅基蛋白进行体外重构实验，我们成功地阐明了光敏色素发色团结合位点周围的化学环境并表达了光可逆功能，并综合了这些结果，现在我们可以绘制键的概念图。发色团和脱辅基蛋白之间的形成。此外，我们利用发色团缺陷突变菌株成功进行了体内重建，在世界上首次发现光敏色素A和B的发色团功能完全不同，并且还发现了乙烯基在位置上的重要性。 18号D环指出。此外，从根癌农杆菌中获得的细菌光敏色素Agp1被发现在靠近N末端的半胱氨酸残基处与BV共价结合，这与植物光敏色素不同，但结合位点未知。因此，通过合成各种BV衍生物并进行体外重构实验，发现BV与A环3位的乙烯基共价键合。