光に安定で且つ植物体内で不活性化されにくいアブシシン酸アゴニストの開発

【研究のポイント】
・ABAは植物の環境ストレス耐性誘導を担っている植物ホルモンであり、長年農業への利用が期待されきたが、実用化は殆ど進んでいない。
・この主な要因は、ABAの光安定性の低さと植物内体での代謝不活性化の速さにある。
・本研究では、ABA受容体と代謝不活性化酵素３の構造要求性の知見に基づいてABAを構造改変することで、上記2つのABAの弱点を同時に克服可能なABAアゴニストを設計･合成した。

ABAの光安定性の低さは、側鎖ジエン酸の共役二重結合および環部のα,β-不飽和カルボニル基に由来します。これまでに当研究室では、光安定性の向上を目的として側鎖ジエン酸をフェニル酢酸に置換したABAアナログ（BP2A）、およびBP2Aのα,β-不飽和カルボニル基の4′位ケトンを還元したMe 1′,4′-trans-diol-BP2Aを創出してきました。しかし、植物体内で速やかに代謝不活性化されてしまうといった課題は残ったままでした。
そこで本研究では、BP2Aをリード化合物として代謝抵抗性を付与する方向で構造展開を行いました。その中で、BP2Aのシクロヘキセノン環にベンゼン環を融合させ、カルボキシ基をメチルエステルに置換した化合物5および6は、BP2Aよりも光に安定で、且つBP2Aよりも強いABA様の生物活性を示しました。

本研究で得られた研究成果は、環境ストレス耐性付与剤としてのABAアナログの農業利用を推進するものと期待されます。
なお、本研究成果は、2023年11月24日に国際雑誌「Organic & Biomolecular Chemistry」にオンライン掲載されました。


【研究者コメント】
静岡大学農学部　准教授　竹内 純（たけうち じゅん）

本研究は、昨年度の修士修了生 朝倉悠さんが化合物の合成と活性評価に注力してくれた成果です。
これまでに数多くのABA類縁化合物が合成されていますが、実用化における弱点であった光安定性の低さと植物体内での代謝不活性化の速さを同時に克服し得る化合物は存在しませんでした。
化合物5/6はABAアナログの実用利用に向けた最初の一歩であると考えています。

【論文情報】
掲載誌名：Organic & Biomolecular Chemistry
論文タイトル：Synthesis and biological activity of photostable and persistent abscisic acid analogs
著者：Jun Takeuchi, Haruka Asakura, Yuri Ozasa, Motoki, Koide, Toshiyuki Ohnishi and Yasushi Todoroki
DOI：10.1039/D3OB01518A


【用語説明】
１. アブシシン酸（ABA）
生育に適さない悪環境下から植物を守ると同時に、生育を一時的に抑制する植物ホルモン。
ABAの具体的な生理作用としては、種子の成熟と休眠の維持、アントシアニン生合成の促進（ブドウの果皮の着色促進にもABAが関与している）、および気孔閉鎖やそれに伴う乾燥耐性･低温耐性の誘導などが挙げられ、ABAは植物のストレスホルモンとして知られています。

２. アゴニスト
受容体に結合して、生体内物質と同様のシグナル伝達を作動させる薬剤。
ABAまたはABAアゴニストが受容体と結合すると、受容体の立体配座が変化して標的タンパク質と相互作用出来るようになり、その結果、生体応答反応が誘導されます。

３. ABA代謝不活性化酵素
植物体内で不用となったABAを不活性化する酵素。
ABAは主に、シトクロムP450（CYP707A）による8'位の水酸化と、UDPグルコシルトランスフェラーゼによる１位配糖体化によって不活性化されます。