ヤコウタケ生物発光機構解明と標識材料の開発研究

粳稻生物发光机制的阐明及标记材料的开发

• 批准号: 16655067
• 负责人: 牧 昌次郎
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16655067/
• 关键词: 可視化; 生体材料; 超分子化学; 生体分子; 菌類; 生物発光; 標識材料; ヤコウタケ; 蛍光; ルシフェリン; ルシフェラーゼ; 生体物質; 電子移動反応; 生物有機化学

初年度の研究により、「ヤコウタケ生物発光は酸素要求性」であることを確認した。すなわちヤコウタケ数個を縦に吊るし、系に不活性ガスを満たすと発光を一旦停止する。次いで不活性ガスを徐々に空気と置換すると、空気に触れた順に発光を再開した。一方、凍結乾燥したヤコウタケ(発光活性は消失)に水を添加すると、再び生物発光と同じ約525nmの蛍光を発することも判明した。これらからヤコウタケ生物発光には、「酸素と水」が必要であることが確認された。またヤコウタケ凍結乾燥体を粉末状にし、不活性ガス中で保存すれば「発光材料」として活用できることがわかった。ヤコウタケの発光形態は不明であるが、月夜茸はルシフェリンールシフェラーゼ反応(L-L反応)により発光するとの報告がある。これを参考に、ヤコウタケの生物発光もL-L反応であると仮定し、ヤコウタケ発光物質の単離・抽出を試みることとした。他の発光生物と同様にヤコウタケ子実体を破砕し、各種緩衝溶液等で発光関連タンパク(酵素)の抽出を試みたが、タンパクの可溶化には至らなかった。ところが本実験の過程で、沈殿物である破砕断片に発光が確認された。そこで、ヤコウタケ子実体の細胞壁を酵素消化によって除去・プロトプラスト化した後、酵素タンパクの可溶化を試みた。各種実験条件を詳細に検討したところ、酵素消化条件での加熱(約50度)により、ヤコウタケの発光活性が消失することが確認された。また界面活性剤による可溶化も試みた。市販のDetergent Test Kitを用いたところ、数種の界面活性剤で、ヤコウタケ子実体タンパクの可溶化に成功した。現在、低温での酵素消化によるプロトプラスト化とタンパク可溶化、および界面活性剤による可溶化物からの発光関連物質の抽出を行っている。またメタノール等による発光基質(低分子有機化合物を想定)も並行して行っている。

The first year of research," A few minutes later, the camera stopped. In the second place, there is no change in the air. A party, freeze-drying, photoactivity, addition of water, and biological emission of light at about 525nm "Acid and water" is necessary to confirm the existence of biological light. It is a freeze-dried material that is stored in powder form and inactive. It is a light-emitting material that can be used. The shape of the light emitted by the lamp is unknown, and the moonlight is not clear. The light emitting substance is extracted from the light emitting substance. The extraction of photo-related enzymes from various buffer solutions and other photo-related enzymes are tested, and the solubilization of photo-related enzymes is also tested. This is the first time I've ever seen a woman. The enzyme digestion of the cell wall of the cell wall Various conditions were discussed in detail, and the enzyme digestion conditions were heated (about 50 degrees) to confirm that the light activity disappeared. The interface activity is very soluble. Commercial Detergent Test Kit is successfully used in the solubilization of several surfactants. Nowadays, the extraction of light-emitting related substances from solubilized substances such as carbohydrate solubilization and tannin solubilization during enzyme digestion at low temperatures, and surfactant solubilization, is undergoing rapid development. Light emitting substrates (low molecular weight organic compounds) are also used in the production of light emitting substances.

项目成果

Construction of a New Firefly Bioluminescence System Using L-Luciferin as Substrate

以L-荧光素为底物构建新型萤火虫生物发光体系

• 发表时间: 2006
• 期刊: Tetrahedron Letters 47
• 作者: Mitsuhiro Nakamura;Kazuki Niwa;Shojiro Maki;Takashi Hirano;Yoshihiro Ohmiya and Haruki Niwa
• 通讯作者: Yoshihiro Ohmiya and Haruki Niwa

Firefly luciferase exhibits bimodal action depending on the luciferin chirality : L-luciferin specific coenzyme A ligation and D-luciferin specific bioluminescence reaction

萤火虫荧光素酶根据荧光素手性表现出双峰作用：L-荧光素特异性辅酶 A 连接和 D-荧光素特异性生物发光反应

• 发表时间: 2005
• 期刊: Biochem.Biophys.Res.Comm. vol.331
• 作者: M.Nakamura;S.Maki et al.
• 通讯作者: S.Maki et al.

Bioluminescence Activity of Latia Luciferin Analogues : Replacement of the 2,6,6-Trimethylcyclohexene Ring into the Methyl-substituted Phenyl Groups.

Latia 荧光素类似物的生物发光活性：将 2,6,6-三甲基环己烯环替换为甲基取代的苯基。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Tetrahedron Lett. 46, No.1
• 作者: Mitsuhiro Nakamura;Masashi Mamino;Mizuki Masaki;Shojiro Maki;Ryo Matsui;Satoshi Kojima;Takashi Hirano;Yoshihiro Ohmiya;Haruki Niwa.
• 通讯作者: Haruki Niwa.