JP2011513362A - ブラシノステロイドのシグナル伝達阻害剤 - Google Patents
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Abstract
(式中、Xは、F、Cl、Br、またはIであり;R1は、CH3、C2H5、C2H4R3、C2H3R3R4、C3H7、C3H6R3、またはC3H5R3R4であり;R2は、H、CH3、C2H5、C2H4R3、またはC2H3R3R4であり;R3およびR4は、それぞれ、X、OHまたはNH2である)を有する化合物に関する。
Description
(式中、Xは、F、Cl、Br、またはIであり、
R1は、CH3、C2H5、C2H4R3、C2H3R3R4、C3H7、C3H6R3、またはC3H5R3R4であり、
R2は、H、CH3、C2H5、C2H4R3、またはC2H3R3R4であり、
R3およびR4は、独立して、X、OHまたはNH2である)
の化合物を植物の処理のために、特に、植物の成長を増大させるために、収穫量を増加させるために、および/またはストレスに対する抵抗性を与えるために使用する方法を提供する。
を有する化合物、すなわち、4−[(5−ヨードピリド−2−イル)アミノ]−4−オキソブタン酸メチルエステルは、4−[(5−ブロモ−2−ピリジニル)アミノ]−4−オキソブタン酸と比較して生体内において大きく改善した効果を示した。また、式(II)のClおよびBr改変体も、特に好ましい。他の好ましい化合物は、式(I)のエチル化した形であり、すなわち、R1がC2H5であり、R2がHである化合物である。このエチル化した形において、I−、Br−およびCl−化合物が好ましい。
に従う化合物を製造し、その後エステル化またはアルキル化して、式(II)に従う化合物(XはIであり、R2はHである)を得る方法にも関する。本発明に従うこの方法は、2−アミノ−5−ヨード−ピリジンを無水コハク酸と反応させて、式(III)を有する化合物を得ることを特徴とする。この化合物のカルボキシル基を、その後、エステル化またはアルキル化して、式(II)を有する化合物を得ることができる。
化学物質
化合物の合成に用いた化学物質は、フルカ(Fluka)社(ブックス,スイス)またはアルドリッチ(Aldrich)社(シュタインハイム,ドイツ)から購入した。HPLCおよびTLCの溶媒は、ロス(Roth)社(カールスルーエ,ドイツ)から購入した。
反応化合物および生成物の収率を表1に記載する。
薄層クロマトグラフィー(thin layer chromatography,TLC):化合物をエタノールに溶解し、silica gel 60 F254 pre−coated sheet(メルク(Merck)社,ダルムシュタット,ドイツ)上にスポットした。プレートを、酢酸エチル/石油エーテル/酢酸/水=100/60/1/1の混合物で展開させた。蛍光消失が、短波長UV(254nm)でプレートを照射することによって観察した。いくつかの化合物は、中波長UV(302nm)下で観察された自己蛍光を示した。
50〜100mgの化合物の重量を測定し、50mlの50%(v/v)メタノールに溶解した。標準溶液として50mMのNaOHを用いた滴定曲線を、グライジンガー・エレクトロニクス社の(Greisinger electronics)GPHR1400A pHメーターを用いて記録した。当量点を、差の商(ΔpH/ΔVNaOH)によって決定し、pKaを50%中和での滴定曲線から読み取った。
ASKを、大腸菌BL21におけるGST融合タンパク質として表した。生体外でのキナーゼアッセイは、50ngのGST融合タンパク質、基質として10μgのミエリン塩基性タンパク質(MBP;シグマ社,セントルイス,ミズーリ州)、および補助基質として0.15MBqのγ−[32P]−ATPを25℃で30分間インキュベートすることによって行った。反応緩衝液は、20mMのHEPES pH7.4、15mMのMgCl2、5mM EGTAおよび1mMのDTTから構成されていた。最初の実験のため、コールドのATPを最高3μMの濃度でインキュベートした。反応生成物を、SDS−PAGEによって分離し、MBPに入った放射能量を、アマシャム(Amersham)社のストレージ・フォスファー・イメージャー・スクリーンおよびバイオラッド(Biorad)社のMolecular Imager FXを用いて定量化した。生体内のキナーゼ活性を、基質としてBZR1−CFPを用いてリン酸化のバンドシフトによって検出した。
シロイヌナズナのCo10またはbril−1の苗を、成長キャンバにおいて1%スクロースを含む1/2MSプレート上で生体外で長日条件下(16時間の50μE・m−2・s−1による明期、8時間の暗期)で7日間成長させた。その後、異なる濃度の阻害剤を追加したプレートに移動し、表現型への影響を7日後に観察した。
2週齢のシロイヌナズナのCo10の苗に、以前説明したように(Rozhonら、2005)、1/2MSまたは100μMの化合物10を含む1/2MSを真空で染みこませた。15分後および48時間後にサンプルを取り、水で洗って、液体窒素中で砕いて微粉にした。100mgの粉末を反応管に量りとり、1mlの抽出緩衝液(20%のアセトニトリルに溶解した20mM TRIS/HCl pH6.8)を加えた。30分間、800rpmに設定したシェーカーにおいてのインキュベーション後、混合物を遠心分離し、上澄みを0.2μmのフィルターを通して濾過した。抽出物を、上述と同じ設定でのHPLCによって分析した。
2週齢のシロイヌナズナのCo10の苗を、50μMの阻害剤を含む1/2MS培地に移動した。表示の時点後にサンプルを除去し、水で洗い、濾紙で乾燥して液体窒素にて凍結した。分析のため、植物材料を液体窒素で予め冷却した乳鉢で砕いて微粉にした。約100mgの粉末を1.5mlの反応管に量り取り、1mlの20mM TRIS/HCl pH9.0を加えた。化合物4の200μMのストックの50μlを内部標準として加えた。抽出を、800rpmに設定したエッペンドルフ社のサーモミキサーにおいて80℃で30分間行った。抽出物を、5分間、15,000gで遠心分離し、透明な上澄みを収集した。透明な溶液を、25μlの4Mリン酸を加えることによって酸性にし、2分間、15,000gで遠心分離した。上澄みを、1mlのアセトニトリルおよび2回の1mlの100mMのリン酸で条件設定したPH100mg固相抽出カートリッジ(バリアン(Varian)社,レイクフォレスト,カリフォルニア州)上にすぐに負荷した。カラムを1mlの100mMリン酸で洗浄し、1分間真空にすることによって乾燥した。その後、溶出を5%のアセトニトリルを含む1mlの100mM TRIS/HCl pH9.0で行った。溶出液を、15μlの4Mリン酸を加えることによって酸性にし、上述したようにHPLCに用いた。
合成
4−[(5−ブロモ−2−ピリジニル)アミノ]−4−オキソブタン酸および他の誘導体を、置換アミノピリジンおよび環状カルボン酸無水物またはジカルボン酸モノメチルエステルの塩化物からアミドを形成することによって調製した(表1)。最後の場合、その後、必要があればメチル基をアルカリ加水分解によって除去した。純度をTLCおよびHPLCによって確認した。1個のスポットのみを展開したTLCプレート上で観察することができ、所望の化合物のピークは、HPLCクロマトグラムにおけるすべてのピークの全面積の少なくとも95%を示した。
4−[(5−ブロモ−2−ピリジニル)アミノ]−4−オキソブタン酸は、群Iおよび群IIのASKの強力な阻害剤である。群IIIのASKであるASKθは、中程度に阻害される。このクラスの第2キナーゼであるASKβおよび群IVのキナーゼASKδは阻害されない。すべての群の代表例を、大腸菌における組み換えGST融合タンパク質として表した。選択したASK上の合成化合物の効力を、基質としてMBP(ミエリン塩基性タンパク質)および補助基質としてγ−[32P]−ATPを用いて生体外でのキナーゼアッセイによってアッセイした(図1)。
ASK活性の下方制御は、ブラシノステロイドのシグナル伝達において重要である。ASKは、それぞれ、ブラシノステロイド生合成またはシグナル伝達において欠陥があるcpdおよびbril−1変異体において構成的に活性である。これは、暗緑色の下向きに巻かれた葉および短縮された胚軸を有する重度に矮化した植物をもたらすものである。エピ−ブラシノライド、合成ブラシノステロイドを与えるとcpdを救うがbril−1を救わず、4−[(5−ブロモ−2−ピリジニル)アミノ]−4−オキソブタン酸は両方の変異体を救う。生体内での効力をスクリーニングするため、cpdおよびbril−1変異体を、4−[(5−ブロモ−2−ピリジニル)アミノ]−4−オキソブタン酸誘導体を30μMの濃度で含む培地に移動した。活性化合物で処理した苗は、広がった葉、胚軸の長さの増加を示し、明るい緑色であった。表現型を助けるための効力は、生体外分析の結果と関連していた。しかしながら、興味深いことに、化合物10は、生体内では高い活性を有するが、生体外ではほんの少しの効力を示した(図3)。
物質の細胞透過性は、その生体内での効力に影響を与える重要な特性である。化合物10および15の植物による取り込みを、これらの化合物の溶液での苗の処理およびその後の内在した阻害剤の濃度の定量化によって決定した(図6)。化合物10は迅速に15に変換されるため、15の原位置での濃度のみを測定した。両方の化合物の原位置での濃度は最初の3時間で増加し、その後水平状態に達した。重要なのは、植物内部の濃度が培地の濃度を超過したことに注目することである。50μMが培地に存在したが、化合物15の場合は約90μMの原位置での濃度が測定でき、化合物10を与えた場合は最高190μMであった。したがって、メチル化した化合物はより高い組織透過性を示し、植物中でより高い濃度に達した。
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Claims (8)
- 式(I)
(式中、Xは、F、Cl、Br、またはIであり、
R1は、CH3、C2H5、C2H4R3、C2H3R3R4、C3H7、C3H6R3、またはC3H5R3R4であり、
R2は、H、CH3、C2H5、C2H4R3、またはC2H3R3R4であり、
R3およびR4は、独立して、X、OHまたはNH2である)を有する化合物を、植物の処理のために、特に、植物の成長を増大させるために、収穫量を増加させるために、および/またはストレスに対する抵抗性を与えるために使用する方法。 - R1はCH3であり、R2はHであり、XはIであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 式(I)、好ましくは式(II)を有する化合物の有効量を含む、植物の成長および/または収穫量および/またはストレスに対する抵抗性を増大させるための化合物。
- 式(II)
を有する化合物。 - 2−アミノ−5−ヨードピリジンをメチルスクシニルクロリドと反応させることを特徴とする請求項4に記載の化合物の製造方法。
- 式(III)
(式中、XはIであり、R2はHである)
を有する化合物の製造方法であって、2−アミノ−5−ヨード−ピリジンを無水コハク酸と反応させることを特徴とする、前記化合物の製造方法。 - XはIであり、R2はHである式(III)を有する化合物を、ハロゲン化メチル、硫酸ジメチルもしくはジアゾメタンを用いてアルキル化するか、または、CH3OHでエステル化する、式(II)を有する化合物の製造方法。
- 請求項1又は4に記載の式(I)または(II)を有する化合物を除草剤として使用する方法。
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