古細菌細胞膜脂質における特異な炭素-炭素結合の生成機構の解明

阐明古菌细胞膜脂质中独特碳-碳键的形成机制

• 批准号: 13024230
• 负责人: 江口 正
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13024230/
• 关键词: 古細菌; 大環状膜脂; 生合成; メタン菌; 細胞膜脂質

生物にとって外界と自己を仕切る膜脂質は非常に重要な役割を果たしている。真正細菌、真核生物とは異なる第三の生物群として分類される古細菌は、海底火山や塩田などの高温・高圧・高塩濃度・酸性などの環境に生息しており、このような環境で生息していくにはその膜脂質の重要性はなおさらのことである。古細菌の膜脂質は他の生物群とは異なり、イソプレノイド鎖がグリセロールとエーテル結合した特異な構造をしている。更に一部の古細菌には36員環、72員環の大環状脂質も存在する。これらの化合物はイソプレンユニットの"Head-to-Head"結合で分子内あるいは分子間で結合しており、生合成的観点からも非常に興味深い。本研究ではゲラニルゲラニル鎖14位の二重結合に注目し、古細菌の環状脂質のみに見られるhead-to-head型の反応について知見を得るべく、重水素化ジゲラニルゲラニル-sn-グリセロールリン酸ジメチルエステルおよびそのゲラニルゲラニル鎖の14,15位飽和型基質および14位二重結合を15位に異性化したΔ^<15>型基質を合成し、72員環脂質および非環状ジエーテル型脂質を有する好熱性メタン菌Methanothermobacter thermautotrophicusを用いて、投与実験を行った。その結果、72員環脂質にはジゲラニルゲラニル型基質のみ取り込まれ、非環状脂質にはジゲラニルゲラニル型基質と14,15飽和型基質が取り込まれた。また、Δ^<15>型基質に関してはどちらの脂質にも取り込みが見られなかった。これより72員環脂質生成にはイソプレノイド末端の二重結合が不可欠であり、その二重結合はイソプレノイド鎖の14,15位の炭素間になければならないことが明らかとなった。環化の反応機構について考察すると、16位炭素上のC-H結合はすべて保存されていることから、16位炭素が直接活性化され反応が進むと考えられ、14位二重結合の重要性から16位炭素上に安定なアリルラジカルが生成し、このラジカル同士が反応することで環化すると示唆された。

The membrane lipids are very important to the environment. True bacteria, eukaryotes, and third biota are classified into archaea, submarine volcanoes, high temperatures, high pressures, high concentrations, acidic environments, and the importance of membrane lipids. The membrane lipids of archaea combine with other biota to form unique structures. In addition, some archaea have 36-membered ring and 72-membered ring macrocyclic lipids. The "Head-to-Head" binding of these compounds is very interesting. In this study, attention was paid to the double binding at position 14 of the cyclic lipid chain in archaea, the discovery of head-to-head reactions, the synthesis of heavy chain reactions, the double binding at position 14, the double binding at position 15, the synthesis of heavy chain reactions, and the synthesis of heavy chain reactions<15>. As a result, the 72-membered cyclic lipid matrix and the 14, 15-saturated matrix were selected. The <15>matrix of the delta type is related to the lipid content. The 72-membered ring lipid is produced by double binding at the end of the ring. The mechanism of cyclization was investigated. The C-H bond on the 16-bit carbon was preserved. The direct activation of the 16-bit carbon was studied. The importance of the 14-bit double bond was investigated. The stability of the 16-bit carbon was studied.

项目成果

K.Arakawa, T.Eguchi, K.Kakinuma: "36-Membered Macrocyclic Diether Lipid is Advantageous for Archaea to Thrive under the Extreme Thermal Environments"Bull.Chem.Soc.Jpn.. 74・2. 347-356 (2001)

K.Arakawa、T.Eguchi、K.Kakinuma：“36 元大环二醚脂质有利于古细菌在极端热环境下生长”Bull.Chem.Soc.Jpn.. 74・2 (2001)。

K.Arakawa, T.Eguchi, K.Kakinuma: "Highly Thermostable Liposome from 72-Membered Macrocyclic Tetraether Lipid. Importance of 72-Membered Lipid for Archaea to Thrive under Hyperthermal"Chem.Lett.. 5. 440-441 (2001)

K.Arakawa、T.Eguchi、K.Kakinuma：“来自 72 元大环四醚脂质的高度耐热脂质体。72 元脂质对于古细菌在高温条件下繁衍的重要性”Chem.Lett.. 5. 440-441 (2001)

Tadashi Egcuhi: "Importance of the Isopropylidene Terminal of Geranylgeranyl Group for the Formation of Tetraether Lipid in Methanogenic Archaea"Tetrahedron Letters. (印刷中). (2003)

Tadashi Egcuhi：“香叶基香叶基基团的异丙叉基末端对于产甲烷古菌中四醚脂质形成的重要性”四面体快报（2003 年）。