[スポンサーリンク]

天然物

ペンタレネン Pentalenene

[スポンサーリンク]

Pentalenene_structure

ペンタレネン(Pentalenene)は複数の放線菌(Streptomyces chromofuscus, S. griseochromogenes, S. baarnensis)により生産されているセスキテルペンである。グラム陽性菌、陰性菌、カビに対して活性を持つ抗生物質ペンタレノラクトン(Pentalenolactone)の生合成中間体である。1980年に瀬戸治男により単離された(文献1)。生合成の観点からは、特徴的なトリキナン骨格(triquinane structure)をどのように形成しているかについて様々な研究がなされて来た。(ポリシクロペンタノイドをポリキナンと称し、縮環数に応じてジキナン、トリキナンなどに分類される。)

 

ペンタレネンの生合成

ペンタレネンの生合成研究は、天然物界の大御所David Caneにより行なわれて来た。Caneらは、1983年に放線菌抽出物にトリチウム標識したFPPを添加し、その生合成メカニズムに迫った(文献2)。その結果、以下のschemeに示す結果を得た。これよりFPPが酵素により環化されPentaleneneが得られることが明らかとなった。

Pentalenene_T1983

ペンタレネン合成酵素の単離、解析

続いてCaneらは、1994年にペンタレネン合成酵素を単離・精製し、その配列情報を明らかにした(文献4)。これにより、大腸菌を用いた異種発現が可能となり、酵素のアッセイを効率的に行なえるようになった。

2002年には、ペンタレネン合成酵素の結晶化に成功し、アミノ酸変異実験などにより、反応機構の詳細を詰めていった。

 

ペンタレネン生合成メカニズムの理論計算

2006年、Dean Tantilloによりシクロペンタレネンの生合成反応機構に関するDFT計算が行なわれた。シクロペンタレネンの生合成反応機構は当初、下図のように予想された。

Pentalenene_proposed

しかし、DFT計算により得られた反応機構は、次の通りである。当初予想されていた化合物3は、local minimumとではなく、中間体としては存在しないことが明らかとなった。その代わりに、5-6-4員環構造を持つ化合物7を経由する経路が見つかった。(下図の青色の経路)

Pentalenene_conformation1

 

また、コンフォメーションの違う、もうひとつの経路も得られている。こちらの経路では、ふたつのオレフィンにプロトンがトラップされるサンドウィッチ構造を遷移状態として反応が進行することが明らかとなった。

Pentalenene_two_pathway

図は、文献6より抜粋

どちらの経路もトリキナン骨格形成時に30 kcal/mol近いエネルギーを必要としており、室温条件化では反応はかなり遅いと考えられる。しかし、何 kcal/molまでが許容なのかについて厳密なルールはない。また、この遷移状態の安定化にペンタレネン合成酵素が関与している可能性が高いとTantilloらは結論づけた。

 

まとめ

ペンタレネンの生合成研究は、30年以上の年月をかけて行なわれて来た。その研究を追っていくと、科学技術の進歩を実感できる。Caneの1980年代の研究では、酵素の単離が出来ず、放線菌の抽出液に基質投与を行なっていた。1990年代に入ると酵素の単離・精製・遺伝子配列の決定、異種発現まで出来るようになった。さらに、2000年代には、酵素の結晶化に成功し、その活性部位に関しての考察まで行なえた。2006年には、Dean Tantilloが計算化学を駆使して、その反応メカニズムの詳細を明らかにした。

 

参考文献

  1. Haruo Seto, et al. J. Antibiot. 1980, 33, 92-93.
  2. Cane, D. E. et alJ. am. chem. soc. 1983, 105, 122-124. DOI: 10.1021/ja00339a026
  3. David E. Cane. et al. J. am. chem. soc. 1990, 112, 4513-4524. DOI: 10.1021/ja00167a059
  4. David E. Cane. et al. Biochemistry 1994, 33, 5846-5857.  DOI: 10.1021/bi00185a024
  5. David E. Cane. et alJ. am. chem. soc. 2002, 124, 7681-7689. DOI:10.1021/ja026058q
  6. Pradeep Gutta and Dean J. Tantillo, J. am. chem. soc. 2006, 128, 6172-6179. DOI: 10.1021/ja058031n
  7. Y.-J. Kim et al., Tetrahedron 2013 69, 7810-7816. DOI: 10.1016/j.tet.2013.05.095

 

ゼロ

投稿者の記事一覧

女の子。研究所勤務。趣味は読書とハイキング ♪
ハンドルネームは村上龍の「愛と幻想のファシズム」の登場人物にちなんでま〜す。5 分後の世界、ヒュウガ・ウイルスも好き!

関連記事

  1. アザジラクチン あざじらくちん azadirachtin
  2. 二フッ化酸素 (oxygen difluoride)
  3. ロドデノール (rhododenol)
  4. 嗚呼、美しい高分子の世界
  5. ボツリヌストキシン (botulinum toxin)
  6. 【解ければ化学者】オリーブオイルの主成分の素はどれ?【脂肪の素っ…
  7. エチルマレイミド (N-ethylmaleimide)
  8. ピラーアレーン

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 亜鉛クロロフィル zinc chlorophyll
  2. 第111回―「予防・診断に有効なナノバイオセンサーと太陽電池の開発」Ted Sargent教授
  3. 文具に凝るといふことを化学者もしてみむとてするなり⑫: XP-PEN Deco01の巻
  4. 世界の「イケメン人工分子」① ~ 分子ボロミアンリング ~
  5. ファン・ロイゼン試薬 van Leusen Reagent (TosMIC)
  6. とあるカレイラの天然物〜Pallambins〜
  7. Principles and Applications of Aggregation-Induced Emission
  8. 硫黄配位子に安定化されたカルボンの合成
  9. 革新的医薬品の科学 薬理・薬物動態・代謝・安全性から合成まで
  10. 美麗な分子モデルを描きたい!!

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2015年11月
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
30  

注目情報

注目情報

最新記事

尿酸 Uric Acid 〜痛風リスクと抗酸化作用のジレンマ〜

皆さん、尿酸値は気にしてますか? ご存知の通り、ビールやお肉に豊富に含まれるプリ…

第173回―「新たな蛍光色素が実現する生細胞イメージングと治療法」Marina Kuimova准教授

第173回の海外化学者インタビューは、マリナ・クイモヴァ准教授です。インペリアル・カレッジ・ロンドン…

Biotage Selekt のバリュープライス版 Enkel を試してみた

Biotage の新型自動フラッシュクロマトシステム Selekt のバリュープライ…

【9月開催】第1回 マツモトファインケミカル技術セミナー 有機チタン、ジルコニウムが使用されている世界は?-オルガチックスの用途例紹介-

■セミナー概要当社ではチタン、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素等の有機金属化合物を“オルガチッ…

超分子ランダム共重合を利用して、二つの”かたち”が調和されたような超分子コポリマーを造り、さらに光反応を利用して別々の”かたち”に分ける

第407回のスポットライトリサーチは、千葉大学大学院 融合理工学府 先進理化学専攻 共生応用化学コー…

セレンディピティ:思いがけない発見・発明のドラマ

hodaです。今回は1993年に刊行され、2022年7月に文庫化された書籍について書いていき…

第29回 ケムステVシンポ「論文を書こう!そして…」を開催します

コロナ禍による規制も少しずつ緩和されてきて、逆にオンライン会議が逆に少し恋しくなっている今日この頃か…

マテリアルズ・インフォマティクス活用検討・テーマ発掘の進め方 -社内促進でつまずやすいポイントや解決策を解説-

開催日:2022/08/24 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

高分子固体電解質をAIで自動設計

第406回のスポットライトリサーチは、早稲田大学 先進理工学部 応用化学科 小柳津・須賀研究室の畠山…

スクショの友 Snagit

スクリーンショット(スクショ)は、手軽に画像や図をコピーすることができ、資料作成などにおいて便利な機…

Chem-Station Twitter

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP