ファイトアレキシン

第5回植物ー微生物
ファイトアレキシン
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☆植物の自己防御手段
動物：行動、逃避、威嚇、保護色など
昆虫：逃避、保護色、防御物質
植物：
多糖類（セルロース、ペクチン等）
リグニン類
毒素、抗菌物質、
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☆リグニン
OH
難分解性
HO
を単位とする
C
C
phenol
高分子化合物
c.f. ポリフェノール (polyphenol)
○ 未利用資源としての植物（バイオマス）
C
植物の発酵によるバイオエタノールの合成
→リグニンが障害になる
OH
OMe
○牛糞からバニリンの抽出
CHO
山本麻由(2006)
vanillin
Ig Novel Award (2007)
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☆抗菌活性
○ 等（詳細は抗生物質で）
☆植物の防御物質
○
病原菌等の侵入を阻止
病原菌等の生育を抑制
→
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現象
ある植物が菌の感染などの抗菌活性物質が存在する
Phyton (植物) Alexin (防御物質)
外的刺激
Müller (1959)
ファイトアレキシンの生合成を誘導する物質
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☆ファイトアレキシンの生成機構
ダイズと疫病菌吉川正明(1990)
疫病菌の
細胞壁の
!-1,6
Glc
Glc
!-1,3
Glc
Glc
Glc
Glc
Glc
!-1,3 Glc
!-1,6
一部
Glc
Glc
Glc
Glc
Glc
Glc
!-1,3
Glc
エリシター
Glc
Glc
Glc
Glc
Glc
Glc
←の部分で宿主（ダ
Glc
Glc
イズ）の
Glc
Glc
β-1,3グルカナーゼが
疫病菌
分子量(2千-10万)
ランダムに切断
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○糖鎖
6
HO
HO
グリコシル結合
OH
O1
OH
HO
HO
OR
β-glucoside
HO
OH
3
OH
O
HO
HO
glucose
OH
O
α-glucoside
HOOR
RO
HO
HO
O
O
HO
HO HO
O
OR
HO
OH
OH
HO
RO
O HO
HO
β-1,6
O
O
HO
OR
β-1,3
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ファイトアレキシンの蓄積過程
宿主細胞
セカンドメッセンジャー
宿主β-1,3-エンドグ
ルカナーゼが切断
β-1,3-グルカン
糸状菌
遊離した
エリシター
レセプター
ミクロソーム
核
ファイトアレキシン mRNA
分解系の抑制
ファイトアレキシン
合成酵素の誘導
ファイトアレ
キシンの蓄積
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○各種植物のファイトアレキシン
O
マメ科
O
O
OH
H
O
isoflavonoid skeleton
ＯＨ
glyceollin
MeO
O
HO
O
OH
H
O
H
O
pisatin
エンドウ豆
Pisum sativum
H
O
O
O
phaseolin
インゲン豆
Phaseolus vulgais
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キク科
ナス科
O
HO
O
HO
safynol
HO
ベニバナ
Carthamus tinctorius
OH
rishitin
トマト
Solanum lycopersicum
OAc
phytuberin
ジャガイモ
Solanum tuberosum
ヒルガオ科
O
イネ科
O
O
O
ipomeamarone
サツマイモ
O
N
H
ライムギ
Secale spp.
benzoxazolinone
Ipomea batatas
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☆テルペン (terpenoid)
O
O
O
O
O
ipomeamarone
OAc
phytuberin
一見共通性が見られない
C O
C
C
C
C
C
C
C
O
C
C
O
C
C
C
C
C
C
C
C
O
C
C
C
C
C
C
CO
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
OAc
isoprene
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○テルペン類の生合成
OPP
DMAPP
monoterpene
OPP
OH
geranyl PP
L -menthol
sesquiterpene
OPP
OH
O
farnesyl PP
COOH
abscisic acid
O
OC
diterpene
OPP
H
HO
geranylgeranyl PP
OH
H
COOH
gibberellin
PP =
O
O
P O P O
O
O
pirophosphate (diphospate: DP)
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○イネいもち病 (rice blast disease)
イネいもち病菌
Magnaporthe grisea
Oryza sativa
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Magnaporthe grisea
Invation
Mevalonic acid
Rice Plants
Enzymes
Geranylgeranyl diphosphate
(GGDP)
Diterpenoid phytoalexins
Free fatty acids
Jasmonic acid
Gene activation
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☆イネの
ファイトアレキシン
OsKS10
H
H
HO
H
OPP
ent-Sandaracopimaradiene
H
Oryzalexins A-F
O
H
?
ent-CDP
OsCyc2
O
H
H
HO
H
O
H
Phytocassanes A-E
OPP
OsCyc1
GGDP (1)
OsKS4
OPP
H
H
O
H
9!-Pimara-7,15-diene
H
H
O
O
Momilactones A and B
H
syn-CDP
OsKS8
HO
H
H
H
HO
Stemar-13-ene
H
Oryzalexin S
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○イソプレン則を確認してみよう
O
HO
H
O
H
H
HO
O
H
H
HO
H
O
HO
H
H
O
H
O
H
O
H
O
O
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☆ファイトカッサン生合成に関する研究例
GST-OsKS7+ ent-CDP
compound X
GC-MS: m/z = 272 → C20H32 と推定
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○本研究の流れ
↓
↓
↓
○Compound Xの正体は何か
ファイトカッサン類の生合成中間体では？
候補化合物(ent-cassa-12,15-diene)の
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☆ ent-cassa-12,15-dieneの合成(1)
O
OH
HO
H
H
CrO3-HCl-pyridine
H
p-TsOH
benzene
1
HO
H
MS4A
98%
H
CH2Cl2
H
O
2
H
カルボニル基の保護ヒドロキシ基の酸化
NH2NH2
KOH
H
H
HCl
H
triethyleneglycol
86%(二段階)
H
H
O
4
3
O
O
O
O
O
H
H
HO
O
O
(THF)
97%
H
5
脱保護
Wolf-Kischner 還元
→カルボニル基をメチレンに変換
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☆ ent-cassa-12,15-dieneの合成(2)
O
O
MeONa
H
CHO
H
HCO2Et
H
MeOH
O
H
7
アルドール反応
NaBH4
保護
O
CHO
HCl
H
H
H
THF
H
6
OH O
H
H
H
8
52% from 5
ケトンの還元
O
H
H
5
EtOH
H3PO4
H
H
O
O
9
脱保護
同時に脱水
PhP=CH2
THF
98%
H
H
H
Wittig反応
カルボニル基に
炭素を伸長
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compound X
m/z 272
m/z 272
synthetic
ent-cassa-12,15-diene
H
H
H
m/z 272
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☆イネファイトアレキシン
の生合成経路
OsKS10
H
H
HO
H
OPP
ent-Sandaracopimaradiene
H
H
ent-CDP
OsKS7
H
H
O
ent-Cassa-12,15-diene
OPP
GGDP (1)
OsKS4
OPP
H
Phytocassanes A-E
H
H
O
H
9!-Pimara-7,15-diene
H
H
HO
H
OsCyc1
Oryzalexins A-F
O
H
OsCyc2
O
H
H
O
O
Momilactones A and B
H
syn-CDP
OsKS8
HO
H
H
Stemar-13-ene
H
HO
H
Oryzalexin S
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