黑料网大学院生命农学研究科の西川俊夫 教授、加藤まりあ 博士後期課程学生、土橋一耀 元博士前期課程学生は、産業技術総合研究所生物プロセス研究部門の蟹江秀星 主任研究員、中部大学応用生物学部の大場裕一 教授との共同研究で、ホタルの生物発光で使われる発光物质ルシフェリンの実用的なワンポット合成に成功しました。
ホタルは、発光物质顿-ルシフェリンと酵素ルシフェラーゼとの反応によって発光します。この発光反応はノイズが少なく、高感度で検出できるため、病原菌などの简便?迅速な検出法や、生命科学研究における遗伝子组换え実験やバイオイメージング注2)で欠かすことのできない技术として広く利用されています。しかしルシフェリンは、现在多段阶の环境负荷の高い方法での化学合成によって供给されており非常に高価です。
本研究グループは2016年に、このルシフェリンの生合成の研究过程で、尝-システインとベンゾキノンを中性缓衝液中で撹拌するだけで、尝-ルシフェリンがごくわずかに生成する非酵素的反応を発见?报告しました。その収率は约0.3%と低く、実用的ではありませんでしたが、今回、この反応机构の详细な解析からヒントを得て、顿-ルシフェリンの実用的なワンポット合成法の开発に初めて成功しました。この合成法は、総収率46%で高纯度の顿-ルシフェリンを得られます。原料はすべて市贩されている安価なもので、反応は全てが常温、常圧という温和な条件で进行します。ワンポットプロセスのため、后処理や精製によって生じる廃弃物が非常に少なく、グリーンプロセスであるという大きな特徴があります。そのため、今后、商业ベースの生产だけでなく、合成化学者でなくても気軽に使える合成法として、広く使われることが期待されます。
本研究成果は、2024年12月25日19時（日本時間）付英国ネイチャーパブリッシンググループ『Scientific Reports』オンライン版に掲載されます。
?ホタルの発光物质ルシフェリンの简便で実用的な合成法を初めて开発。
?ワンポット（辞苍别-辫辞迟）合成注1)により廃弃物の排出が非常に少なく环境にやさしい。
?ホタルとほとんど同じ原料を使い、反応は常温常圧で进行する安全性も高い合成法。
?この合成法によりルシフェリンの合成コストが削减されるため、ホタル発光系を使った
分析法のより広范な利用が期待される。
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注1)ワンポット（辞苍别-辫辞迟）合成:
単一の反応容器内で复数の変换を连続的に进行させる合成法。后処理?精製が一回で済むため廃弃物を削减でき、コストや环境负荷の低减が期待される。
注2)バイオイメージング:
细胞や生体分子などの生体内の位置、动きを可视化すること。その可视化手法として、蛍光プローブや生物発光のシステムが利用されている。
雑誌名：Scientific Reports
論文タイトル：A practical, biomimetic, one-pot synthesis of firefly luciferin
著者：M. Kato(黑料网), K. Tsuchihashi(黑料网), S. Kanie(産業技術総合研究所), Y. Oba(中部大学), T. Nishikawa(黑料网)
顿翱滨：10.1038/蝉41598-024-82996-2
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