JP4669922B2 - 植物にストレス耐性を付与する新規ジテルペノイド化合物 - Google Patents

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Description

技術分野
本発明は、新規ジテルペノイド化合物に関する。より詳細には、植物にストレス耐性を付与する新規ジテルペノイド化合物、その使用および合成のための方法に関する。
背景技術
植物などの生物はその生存過程において、種々のストレス(例えば、傷害、虫害、病害など)に晒され、自己防禦する必要に迫られる。通常自由に移動できない植物にとっては、このようなストレスは、とりわけ植物においては、動物など移動可能な生物に比べて、はるかに生存を脅かす可能性の高い障害である。
傷害とは、切断、摩擦、圧迫、または昆虫もしくは草食動物による摂食によって傷つけられ、その傷の箇所またはより広範囲な箇所の生理機能が乱れることをいう。昆虫のような虫に起因するものは、虫害とも呼ばれる。このような物理的刺激に起因する傷害のほか、傷害としては、大気汚染物質またはアルカリ、酸、重金属などの化学的要因、および細菌、真菌、ウイルスなどの病原体の感染による生物学的要因によるものが挙げられる。ウイルス、細菌、真菌などの微生物によるものは、特に、病害とも呼ばれる。このような物理学的、化学的および生物学的要因による傷害に対し、植物のような生物はその生活環境に応じ一定の防禦機構を有している。
例えば、傷ついた植物は、直ちに傷口を治癒し、水分などを根から根の上部に吸い上げる力を回復させ、傷口からの病原菌に侵入を防がねばならない。組織が傷つけられると、数分以内に過酸化水素が発生し、リグニン化、スベリン化、細胞壁成分のヒドロキシプロリンリッチタンパク質の酸化的架橋が開始し、細胞壁の修復および強化が行われる(Bradley、D.et al.Cell,79,21−30,1992)。このことにより、傷口からの水の蒸散が防がれ、病原菌の侵入に対する物理的障壁としての役割も果たされる。傷害により、フェニルプロパノイドの律速酵素であるフェニルアラニンアンモニアリアーゼの酵素活性が上昇し、抗菌性を有するポリフェノール類およびリグニンの材料物質の生産が増強される。病原体に感染した植物は、感染特異的タンパク質(PRタンパク質とも呼ばれる)と呼ばれる一連のタンパク質群を新たに生産することが知られている。PRタンパク質のひとつにキチナーゼおよびβ−1,3−グルカナーゼは傷害でも生産が誘導される。これらは、菌類の細胞壁成分であるキチンおよびグルカンをそれぞれ分解することで菌類の生育を阻害し、傷口から病原体感染を防いでいると考えられる。
昆虫の摂食に対する植物の防禦にプロテアーゼインヒビターの生産がある。プロテアーゼインヒビターは、タンパク質分解活性を有する酵素であるプロテアーゼを阻害する物質の総称で、病原体感染でもその生産が誘導される。トマトおよびジャガイモの葉は、ある昆虫の虫害を受けるとプロテアーゼインヒビターIIの生産を誘導する。プロテアーゼインヒビターIIを多量に含む組織を昆虫が摂食すると、消化不良を起こし、成長が阻害される。このほか、植物は、天敵の誘引などにより虫害から防禦している。植物は、傷害に対しては、防禦のほか、光合成の阻害により傷害からの回復への資源の集中を図ったり、切断後に再生を行うため細胞分裂を促進するなど、種々の活動を行う。また、生長が進行の程度、傷の程度、光強度の程度のような因子に応じて傷害に対する応答が異なることもわかっている。
このように、傷害を受けた植物は、種々の応答を行うが、この大半は種々の遺伝子発現を誘導することにより生理的応答を惹起することが明らかになっている。この中で、ジャスモン酸(JA)が傷害応答のシグナル伝達系に関与していることが知られてきている。JA処理は、多くの傷害応答性遺伝子の発現を誘導することから、JAが傷害応答のシグナル伝達物質であると考えられている(Creelman,R.A.et al.Plant Cell 9:1211−1223,1997)。傷害により膜から遊離したリノレイン酸がリポキシゲナーゼによる酸化などを経てJAが合成される。動物において炎症反応にはプロスタグランジンおよびロイコトリエンなどのアラキドン酸代謝物質は、JAおよびその関連物質に類似しており、膜からホスホリパーゼAにより遊離したアラキドン酸から合成される。したがって、植物の場合もリノレイン酸の遊離はホスホリパーゼAの関与が示唆されている。
傷害により膜リン脂質であるホスファチジン酸が膜から遊離し、傷害応答性遺伝子の発現が誘導される。この遊離現象は、上昇した細胞内Ca2+によって細胞質から膜へと移動したホスホリパーゼDの膜成分のリン脂質を加水分解した結果生じたものと考えられている。
細胞壁が傷つけられると、細胞壁中層の主成分であるペクチンが分解されオリゴガラクツロン酸が生成される。ペクチン分解酵素もまた、傷害によって誘導されることが知られている。
セリン・スレオニン型プロテインキナーゼであるMAPキナーゼには傷害により活性化されるものがあることが知られている。この活性化はリン酸化によるものであることがわかっている。傷害で活性化されるMAPキナーゼとしては、転写レベルで活性化されるWIPK(wound−induced protein kinase)および転写制御を受けないSIPK(salicylic acid−induced protein kinase)の2つが知られている。タバコのWIPKはJA合成の制御因子であることも知られている(Seo、S.et al.,Science,270,1988−1992,1995)。動物の炎症反応において、MAPキナーゼは細胞質ホスホリパーゼA(cPLA)の活性化に関わることが知られていることから、WIPKはcPLAの活性化によりJA合成を制御しているとも考えられている。
植物ホルモンであるエチレンおよびアブシジン酸(ABA)は、傷害によりその生産が高まること、ならびにこれらの物質で植物を処理すると、傷害応答性遺伝子の発現が誘導されることから、これらの植物ホルモンは、傷害応答のシグナル因子であると考えられている。エチレンは、JAの上流およびJAと協同で作用し、ABAは、JAの上流で作用すると報告されている(Dong,X:Curr.Opin.Plant Biol.1:316−322,1998;Pelia−Cortes,H.et al.Proc.Natl.Acad.Sci.USA、92:3106−3114,1995)。また、エチレンは、果実の成熟を促進する効果があり、成熟ホルモンであると考えられている。そして茎・根などの伸長成長、花芽の形成を抑制し、一方、茎・根の肥大成長、根毛の形成、ある種の植物の茎の成長、ある種の種子の発芽、上偏成長などを促進することが知られている。JAはまた、種々の細胞制御機能を有するユビキチン−プロテアソーム系への関与も示唆されている。
傷害応答は、全身性であることが特徴である。例えば、葉に傷を与えると、植物は、傷葉のみならず、同じ植物体の無傷葉でも同様の傷害応答が誘導されることが知られている。この全身性傷害応答には、トマトにおいてシステミンというタンパク質が関与していると考えられる。システミンは、前駆体であるプロシステミンから傷害に応じて切り出され、篩管を通って全身に送達されJAの合成を誘導する。
JAは、過敏感反応(hypersensitive reaction;HR)に関連することも示唆されている。過敏感反応とは、病原体に感染した植物細胞が能動的に死ぬことによって病原体をそこに封じ込め、さらなる増殖および全身への移行を阻止する反応(結果として病斑ができる)をいう。過敏感反応は、病害抵抗性反応の一種であると考えられる。過敏感反応の結果、サリチル酸(SA)のみならず、JAおよびエチレンの生産も高まる。したがって、過敏感細胞死は、傷害ストレスであることを意味する。過敏感反応により感染特異的タンパク質が誘導される。感染特異的タンパク質は、等電点の違いにより酸性型および塩基性型に分類され、前者は主にサリチル酸で生産が誘導され、後者は主にJAで生産が誘導される。酸性感染特異的タンパク質は、切断および摩擦などの物理的刺激ではあまり誘導されない。
動物の炎症反応にかかわるプロスタグランジン合成は、サリチル酸またはそのアセチル体であるアセチルサリチル酸(アスピリンとしても知られる)で阻害されることは周知の事実である。植物でもJAとSAとが互いに相手の合成および働きを阻害することが明らかとなった(Niki et al.(1998)Plant Cell Physiol. 39:500−507)。拮抗作用を示すSAとJAとが過敏感反応によって生産されるという事実は、これら2つの物質が微妙に傷害反応のシグナル伝達を調節していることを示唆する。
このようにJAおよびSAは、種々の傷害のようなストレスのシグナル伝達に関連していることが知られており、その活性制御を行うことによって、傷害のようなストレスに対する抵抗性を調節することができることが予測される。
傷害応答性遺伝子は多数単離されている。これらの遺伝子の発現は主に転写レベルで調節されている。これらの遺伝子には、合成酵素、代謝酵素、制御タンパク質、防禦タンパク質などが含まれる。
傷を与えてから傷害応答性遺伝子が発現するまでの機構は遺伝子間で大きく異なっている。例えば、WIPK遺伝子およびエチレン合成にかかわる1−アミノシクロプロパン−t−カルボン酸(ACC)合成酵素をコードする遺伝子は傷害後数分〜十数分後にその転写産物の蓄積が観察される。他方、プロテインインヒビターIIおよび塩基性感染特異的タンパク質の遺伝子の転写産物の蓄積は、傷害後数時間で顕著となる。JA、エチレン、ABAの傷害後の蓄積は数十分以内に起こる。このように、WIPK遺伝子などの発現誘導には、他の因子が関与している可能性が示唆されている。また、WIPK遺伝子などの発現誘導には、JAを介する経路以外にその他の経路も考えられている。
従って、WIPKおよびSIPKの調節を担っている因子を同定することにより、植物のような生物の傷害応答の調節、ひいてはストレス耐性を付与することを効率よく行うことができる可能性がある。しかし、従来は、そのような因子は同定されていない。従って、そのような因子を探索することが当該分野において渇望されている。
(発明が解決しようとする課題)
従って、本発明は、WIPKおよび/またはSIPKに関連する因子を単離し、合成することによって、植物、動物のような生物に対して、傷害のようなストレスに対して耐性を付与することを課題とする。
発明の要旨
上記課題は、以下の構造(化学式I):
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
ラブダン型ジテルペノイド化合物を単離および合成することによって解決された。
本発明は、さらに、上記に加え以下を提供する。
項目1.以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物。
項目2.YおよびYは、他方が水素であり、一方がメチロール、置換されたメチロール、C1アルデヒド、C1カルボキシル基またはC1の置換されたカルボキシル基である、項目1に記載の化合物。
項目3.R〜R24は、すべて水素である、項目1に記載の化合物。
項目4.Xは、ヒドロキシである、項目1に記載の化合物。
項目5.下記構造式:
(WAF−1)
を有する、項目1に記載の化合物。
項目6.以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物を含む、組成物。
項目7.植物にストレス耐性を付与または増強するための組成物であって、
以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物を含む、組成物。
項目8.前記ストレス耐性が、傷害抵抗性、虫害抵抗性、病害抵抗性および過敏感細胞死に対する抵抗性からなる群より選択される少なくとも1つの抵抗性である、項目7に記載の組成物。
項目9.前記ストレス耐性の付与または増強は、傷誘導性プロテインキナーゼ、サリチル酸誘導プロテインキナーゼ、感染特異的タンパク質および1−アミノ−シクロプロパン−t−カルボン酸合成酵素からなる群より選択される少なくとも1つのタンパク質の活性を制御することにより達成される、項目7に記載の組成物。
項目10.前記ストレス耐性の付与または増強は、ジャスモン酸シグナル伝達系およびサリチル酸シグナル伝達系からなる群より選択される少なくとも1つのシグナル伝達系を制御することにより達成される、項目7に記載の組成物。
項目11.植物にストレス耐性を付与または増強するための方法であって、該方法は以下の工程:
a)以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物を該植物に提供する工程、
を包含する、方法。
項目12.前記ストレス耐性が、傷害抵抗性、虫害抵抗性、病害抵抗性および過敏感細胞死に対する抵抗性からなる群より選択される少なくとも1つの抵抗性である、項目11に記載の方法。
項目13.前記ストレス耐性の付与または増強は、傷誘導性プロテインキナーゼ、サリチル酸誘導プロテインキナーゼ、感染特異的タンパク質および1−アミノ−シクロプロパン−t−カルボン酸合成酵素からなる群より選択される少なくとも1つのタンパク質の活性を制御することにより達成される、項目11に記載の方法。
項目14.前記ストレス耐性の付与または増強は、ジャスモン酸シグナル伝達系およびサリチル酸シグナル伝達系からなる群より選択される少なくとも1つのシグナル伝達系を制御することにより達成される、項目11に記載の方法。
項目15.ストレス耐性植物を生産するための方法であって、該方法は:
a)以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物を該植物に提供する工程、
を包含する、方法。
項目16.項目15に記載の方法で得られた、植物。
項目17.ストレス耐性の植物組織を生産するための方法であって、該方法は:
a)以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物を該植物組織に提供する工程、
を包含する、方法。
項目18.項目17に記載の方法で得られた、植物組織。
項目19.ストレス耐性の植物細胞を生産するための方法であって、該方法は:
a)以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物を該植物細胞に提供する工程、
を包含する、方法。
項目20. 項目19に記載の方法で得られた、植物細胞。
項目21. ストレス耐性植物の種子を生産するための方法であって、該方法は:
a)以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物を該植物に提供する工程;および
b)該植物から種子を得る工程、
を包含する、方法。
項目22.項目21に記載の方法で得られた、種子。
項目23.
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物を合成する方法であって、該方法は以下の工程:
a)
(中間体1)
を有し、式中、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択され、かつ、WAFにおけるR〜R24と同一である、化合物と、アルキルリチウムとを反応させて、(中間体2)を得る工程;
(中間体2)
b)a)で得られた生成物と、m−クロロ過安息香酸とを混合して反応させた後10%水酸化カリウムのメタノール溶液と反応させて、(中間体4)を得る工程;
(中間体4)
c)b)で得られた生成物と、過ルテニウム酸テトラプロピルアンモニウムの存在下でN−メチルモルホリンN−オキシドと反応させて(中間体5)を得る工程、
(中間体5)
を得る工程;
d)工程c)で得られた該中間体5に、
およびVは、一方が水素またはアルキルであり、他方がZ−Vであり、ここで、(CH−C(=O)−O−であり、Vはアルキルであり、nは0以上の整数であり、Rはアルキルである、化合物を有機溶媒中でNaNH存在下で加えて
中間体(6)
を得る工程;
e)工程d)で得られた中間体(6)を有機溶媒中でジイソブチルアルミニウムヒドリドを加えて、
であって、ここで、Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびUは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Uであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Uはヒドロキシであり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
を得る工程;およびYがヒドロキシ以外の場合、必要に応じて、さらなる酸化または置換工程を包含する、
方法。
項目24.項目23に記載の方法であって、
前記Xはヒドロキシであり、
前記YおよびYは、一方は水素であり、他方はメチロールであり、
〜R24は、すべて水素であり、
前記有機溶媒は、THFであり、
前記工程1)におけるアルキルリチウムはメチルリチウムであり、
前記UおよびUは、一方は水素であり、そして他方は、Z−Uであり、ここでZは、−CH−であり、Uはヒドロキシであり;
前記VおよびVは、一方は水素であり、他方は−C(=O)−O−CHCHである、
方法。
項目25.以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物を定量する方法であって、
1)サンプルを提供する工程;
2)該化合物の立体異性体の既知量を該サンプルに添加する工程;
3)該サンプルを逆相カラムクロマトグラフィーで分離する工程;および
4)分離された該立体異性体から該化合物の量を算出する工程、
を包含する、方法。
項目26.前記化合物は、下記構造式:
(WAF−1)
を有し、
前記立体異性体は、下記構造式:
(ラブダンa)
を有する、項目25に記載の方法。
項目27.前記サンプルは、前記逆相カラムクロマトグラフィーでの分離の前に、メタノール抽出され、続いて酢酸エチル抽出される、項目25に記載の方法。
項目28.前記逆相カラムクロマトグラフィーでの分離は、
C18逆相カラムクロマトグラフィーによる分離を包含し、該分離は、80%:20%(v/v)メタノール:水での第一の分離、および9:8(v/v)アセトニトリル:水での分離を包含する、項目25に記載の方法。
項目29.前記算出は、回収率による損失に対する補正を包含する、項目25に記載の方法。
項目30.WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積を必要とする状態にある植物に、該WRKYファミリーに属する遺伝子の迅速な蓄積を誘導させるための組成物であって、
以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物、
を含む、組成物。
項目31.前記化合物は、下記構造式:
(WAF−1)
を有する、項目30に記載の組成物。
項目32.前記WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積を必要とする状態は、ストレスに対する迅速応答を必要とする状態である、項目30に記載の組成物。
項目33.前記WRKYファミリーに属する遺伝子の迅速な蓄積を誘導させることにより、傷害抵抗性、虫害抵抗性、病害抵抗性および過敏感細胞死に対する抵抗性が前記植物に付与される、項目30に記載の組成物。
項目34.前記WRKYファミリーに属する遺伝子は、WIZZまたはTIZZである、項目30に記載の組成物。
項目35.WRKYファミリーに属する遺伝子の発現を調節するための組成物であって、
以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物、
を含む、組成物。
項目36.WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積を必要とする状態にある植物に、該WRKYファミリーに属する遺伝子の迅速な蓄積を誘導させる方法であって、
a)以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物を該植物に提供する工程、
を包含する、方法。
項目37.前記化合物は、下記構造式:
(WAF−1)
を有する、項目36に記載の方法。
項目38.前記WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積を必要とする状態は、ストレスに対する迅速応答を必要とする状態である、項目36に記載の方法。
項目39.前記WRKYファミリーに属する遺伝子の迅速な蓄積を誘導させることにより、傷害抵抗性、虫害抵抗性、病害抵抗性および過敏感細胞死に対する抵抗性が前記植物に付与される、項目36に記載の方法。
項目40.前記WRKYファミリーに属する遺伝子は、WIZZまたはTIZZである、項目36に記載の方法。
項目41.前記化合物は、前記WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積が必要な状態になった直後に前記植物に付与される、項目36に記載の方法。
項目42.WRKYファミリーに属する遺伝子の発現を調節するための組成物であって、
項目1に記載の化合物、
を含む、組成物。
項目43.以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物の、植物にストレス耐性を付与または増強するための使用。
項目44.以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物の、ストレス耐性植物を生産するための使用。
項目45.以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物の、ストレス耐性の植物組織を生産するための使用。
項目46.以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物の、ストレス耐性の植物細胞を生産するための使用。
項目47.以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物の、ストレス耐性の植物種子を生産するための使用。
項目48.以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物の、WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積を必要とする状態にある植物に、該WRKYファミリーに属する遺伝子の迅速な蓄積を誘導させるための使用。
項目49.以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物の、WRKYファミリーに属する遺伝子の発現を調節するための使用。
項目50.植物の伸長成長または肥大成長を促進するため、伸長成長を阻害するため、植物組織の成熟を促進するため、または植物の開花を調節するための組成物であって、
以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物を含む、組成物。
項目51.植物の伸長成長または肥大成長を促進するため、伸長成長を阻害するため、植物組織の成熟を促進するため、または植物の開花を調節するための方法であって、
a)以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物を該植物に提供する工程、
を包含する、方法。
項目52.項目51に記載の方法により得られた、植物。
項目53.以下の構造:
(WAF)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
化合物の、植物の伸長成長または肥大成長を促進するため、伸長成長を阻害するため、植物組織の成熟を促進するため、または植物の開花を調節するための使用。
発明の実施の形態
以下、本発明を説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。従って、単数形の冠詞(例えば、英語の場合は「a」、「an」、「the」など、独語の場合の「ein」、「der」、「das」、「die」などおよびその格変化形、仏語の場合の「un」、「une」、「le」、「la」など、スペイン語における「un」、「una」、「el」、「la」など、他の言語における対応する冠詞、形容詞など)は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。
(用語)
以下に本明細書において特に使用される用語の定義を列挙する。
本明細書において用いられる「生物」とは、当該分野における最も広義に用いられ、生命現象を営むものをいい、代表的には、細胞構造、増殖(自己再生産)、成長、調節性、物質代謝、修復能力など種々の特性を有し、通常、核酸のつかさどる遺伝と、タンパク質のつかさどる代謝の関与する増殖を基本的な属性として有する。生物には、原核生物、真核生物(植物、動物など)などが包含される。
本明細書において用いられる「植物」とは、植物界に属する生物の総称であり、クロロフィル、かたい細胞壁、豊富な永続性の胚的組織の存在,および運動する能力がない生物により特徴付けられる。代表的には、植物は、細胞壁の形成・クロロフィルによる同化作用をもつ顕花植物をいう。「植物」は、単子葉植物および双子葉植物のいずれも含む。好ましい植物としては、例えば、コムギ、トウモロコシ、イネ、オオムギ、ソルガムなどのイネ科に属する単子葉植物が挙げられる。好ましい植物のほかの例としては、タバコ、ピーマン、ナス、メロン、トマト、サツマイモ、キャベツ、ネギ、ブロッコリー、ニンジン、キウリ、柑橘類、白菜、レタス、モモ、ジャガイモおよびリンゴが挙げられる。好ましい植物は作物に限られず、花、樹木、芝生、雑草なども含まれる。特に他で示さない限り、植物は、植物体、植物器官、植物組織、植物細胞、および種子のいずれをも意味する。植物器官の例としては、根、葉、茎、および花などが挙げられる。植物細胞の例としては、カルスおよび懸濁培養細胞が挙げられる。
別の実施形態において、本発明において使用され得る植物種の例としては、ナス科、イネ科、アブラナ科、バラ科、マメ科、ウリ科、シソ科、ユリ科、アカザ科、セリ科の植物が挙げられる。
ナス科の植物の例としては、Nicotiana、Solanum、Datura、Lycopersion、またはPetuniaに属する植物が挙げられ、例えば、タバコ、ナス、ジャガイモ、トマト、トウガラシ、ペチュニアなどを含む。
イネ科の植物の例としては、Oryza、Hordenum、Secale、Scccharum、Echinochloa、またはZeaに属する植物が挙げられ、例えば、イネ、オオムギ、ライムギ、ヒエ、モロコシ、トウモロコシなどを含む。
アブラナ科の植物の例としては、Raphanus、Brassica、Arabidopsis、Wasabia、またはCapsellaに属する植物が挙げられ、例えば、大根、アブラナ、シロイヌナズナ、ワサビ、ナズナなどを含む。
バラ科の植物の例としては、Orunus、Malus、Pynus、Fragaria、またはRosaに属する植物が挙げられ、例えば、ウメ、モモ、リンゴ、ナシ、オランダイチゴ、バラなどを含む。
マメ科の植物の例としては、Glycine、Vigna、Phaseolus、Pisum、Vicia、Arachis、Trifollum、Alphalfa、またはMedicagoに属する植物が挙げられ、例えば、ダイズ、アズキ、インゲンマメ、エンドウ、ソラマメ、ラッカセイ、クローバ、ウマゴヤシなどを含む。
ウリ科の植物の例としては、Luffa、Cucurbita、またはCucumisに属する植物が挙げられ、例えば、ヘチマ、カボチャ、キュウリ、メロンなどを含む。
シソ科の植物の例としては、Lavandula、Mentha、またはPerillaに属する植物が挙げられ、例えば、ラベンダー、ハッカ、シソなどを含む。
ユリ科に属する植物の例としては、Allium、Lilium、またはTulipaに属する植物が挙げられ、例えば、ネギ、ニンニク、ユリ、チューリップなどを含む。
アカザ科の植物の例としては、Spinaciaに属する植物が挙げられ、例えば、ホウレンソウを含む。
セリ科の植物の例としては、Angelica、Daucus、Cryptotaenia、またはApitumに属する植物が挙げられ、例えば、シシウド、ニンジン、ミツバ、セロリなどを含む。
本発明の生産方法に用いられる植物は、好ましくはタバコ、トマト、ジャガイモ、イネ、トウモロコシ、ダイコン、ダイズ、エンドウ、ウマゴヤシ、およびホウレンソウであり、より好ましくは、タバコ、トマト、ジャガイモ、トウモロコシ、およびダイズである。
本発明の因子は、植物のほかに、動物を含む種々の生物のストレス耐性を付与するに有効であり得る。本明細書において「動物」は、当該分野において最も広義で用いられ、脊椎動物および無脊椎動物を含む。動物としては、哺乳綱、鳥綱、爬虫綱、両生綱、魚綱、昆虫綱、蠕虫綱などが挙げられるがそれらに限定されない。従って、本明細書における生物および動物には、ストレスを受け得るものすべてが含まれる。
本明細書において「ストレス」とは、植物のような生物に対して、物理的、化学的、生物学的に加えられ得る、その生物の正常な生(成)長/増殖を妨げる因子のことをいう。ストレスとしては、例えば、物理的ストレス(光、熱、冷却、凍結、紫外線、X線、切断、摩擦など)、化学的ストレス(酸素ストレス、化学物質、生理活性物質など)、生物学的なストレス(ウイルス、病原体(例えば、植物の場合のイモチ病菌)感染など)などが挙げられる。ストレスに関連する遺伝子を含む遺伝子の発現に関する性質は、植物のような生物の任意の部分からRNAを抽出してノーザンブロット分析で発現量を分析することまたは発現されたタンパク質をウェスタンブロットにより定量することにより決定することができる。
従って、本明細書では、「ストレス耐性」とは、植物のような生物が、あるストレスを受けたときに、通常であればその生物が弱まる反応が、遅延するか、停止するか、回復するか、またはそのような弱まる反応が起きなくなることをいう。従って、ストレス耐性が付与または増強された生物は、それではない生物に比べて、生存度が高くなる。本明細書において、「ストレス耐性が付与される」とは、野生型ではあるストレスが与えられるとほぼまたは完全に死滅する生物に対して、処置後の同一の生物がそのストレスに対して生存することができるようになることをいう。そのような生存は、当該分野において周知の技術を用いて判定することができる。例えば、生存は肉眼または顕微鏡において判定することができる。本明細書において、「ストレス耐性が増強される」とは、野生型ではあるストレスが与えられるとある程度の耐性を示す生物に対して、処置後の同一の生物がそのストレスに対する耐性が増えることをいう。本明細書においては、ストレス耐性の付与および増強は、ときに、重複する意味を有し得ることから、本明細書では、互換的に使用され得る。
本明細書において「傷害抵抗性」とは、植物のような生物の性質についていい、傷害の程度を減少させ得る能力をいう。本明細書において「病害抵抗性」とは、植物のような生物の性質についていい、発病程度を減少させ得る能力をいう。本明細書において「虫害抵抗性」とは、植物のような生物の性質についていい、食害程度を減少させ得る能力をいう。従って、「傷害抵抗性」「虫害抵抗性」および「病害抵抗性」は、本明細書において、「ストレス耐性」に包含される。
本発明の因子(agent)、化合物、組成物および方法は、単子葉植物だけでなく双子葉植物および動物を含む他の生物において機能することが企図される。これは、両植物間でストレス応答調節の基本的な機構が類似していること、および動物においても炎症反応が類似の機構(アラキドン酸代謝経路)を有していることから説明される。
本明細書において「伸長成長」とは、先端成長、介在成長などをいう。「先端成長」とは、茎頂や根端の成長点によって行われ、茎・根などの軸性器官が形成されることをいう。「介在成長」とは、伸長するときに、各部分で均等に生じずに、ある程度成長した部分(例えば、成長が止まった器官または組織)と部分との間が成長帯となって生じる成長をいい、節間成長ともよばれる。
本明細書において「肥大成長」とは、植物体、植物組織または植物細胞の体積が増加して成長することをいう。植物の組織または器官では、植物細胞の増加によってもまた肥大が生じる。
本明細書において「成熟」とは、植物体または植物組織の生殖細胞の成熟、子実体の成長期を完了したときから完熟期にいたる過程をいう。
本明細書において「開花の調節」とは、花芽の形成から実際の開花の期間を変化させることをいう。
本明細書では、植物の栽培は当該分野において公知の任意の方法により行うことができる。植物の栽培方法は、例えば、モデル植物の実験プロトコール−イネ・シロイヌナズナ編−」:細胞工学別冊植物細胞工学シリーズ4;イネの栽培法(奥野員敏)pp.28−32、およびアラビドプシスの栽培法(丹羽康夫)pp.33−40(監修 島本功、岡田清孝)に例示されており、当業者であれば容易に実施することができることから本明細書では詳述する必要はない。例えば、シロイヌナズナの栽培は土耕、ロックウール耕、水耕いずれでも行うことができる。白色蛍光灯(6000ルクス程度)の下、恒明条件で栽培すれば播種後4週間程度で最初の花が咲き、開花後16日程度で種子が完熟する。1さやで40〜50粒の種子が得られ、播種後2〜3ケ月で枯死するまでの間に10000粒程度の種子が得られる。種子の休眠期間は短く、完熟種子は1週間程度乾燥させれば吸水後2〜3日で発芽する。ただし、吸水・播種後2〜4日間4℃で低温処理を行うと発芽が斉一化される。イネの栽培は主に土耕で行い、10000ルクス以上の光条件下で生育させる。播種後40日程度以後に短日条件とすることで出穂が誘導され、出穂誘導後30日程度で開花し、開花後40日程度で完熟種子が得られる。
植物細胞の培養、分化および再生のためには、当該分野で公知の手法および培地が用いられる。このような培地には、例えば、Murashige−Skoog(MS)培地、GaMborg B5(B)培地、White培地、Nitsch&Nitsch(Nitsch)培地などが含まれるが、これらに限定されるわけではない。これらの培地は、通常、植物生長調節物質(植物ホルモン)などが適当量添加されて用いられる。好ましくは、本発明の因子は、これらの培地に添加されて用いられ、植物体、植物組織もしくは器官、または植物細胞の成長(増殖)、分化および再生のための調節物質として働き得る。また、本発明の因子は、培地に添加されるのみならず、後述するように、種々の形態(例えば、固形肥料、液状の栄養剤などのような農学的組成物)で含まれ得る。
本発明の因子によるWIPKまたはSIPK関連遺伝子などの発現調節の解析は、DNAアレイを用いた遺伝子解析方法によっても行われ得る。DNAアレイについては、(秀潤社編、細胞工学別冊「DNAマイクロアレイと最新PCR法」)に広く概説されている。また、DNAアレイを用いた植物の解析についても最近行われるようになっている(Schenk PMら (2000) Proc.Natl.Acad.Sci.(USA) 97:11655−11660)。以下、DNAアレイおよびそれを使用する遺伝子分析方法を簡単に説明する。
「DNAアレイ」とは、DNAを基板上に整列(array)させて、固定させたデバイスをいう。DNAアレイは、基盤の大きさまたは載せるDNAの密度によって、DNAマクロアレイおよびDNAマイクロアレイなどに分けられる。
マクロとマイクロとの境界は厳密に決まっているわけではないが、一般に、「DNAマクロアレイ」とは、メンブレン上にDNAをスポットした高密度フィルター(high density filter)をいい、「DNAマイクロアレイ」とは、ガラス、シリコンなどの基板表面にDNAを載せたものをいう。載せる種類によって、cDNAアレイ、オリゴDNAアレイなどがある。
高密度オリゴDNAアレイのうち、半導体集積回路製造のための光リソグラフィー(photolithography)技術を応用し、基板上で一度に複数種のオリゴDNAを合成することで作製されたものを、半導体チップになぞらえて、特に「DNAチップ(chip)」という。この方法を用いて作製されたものとしては、GeneChip(登録商標)(Affimetrix、CA)などが挙げられる(Marshall Aら、(1998) Nat.Biotechnol.16:27−31およびRamsay Gら、(1998) Nat.Biotechnol.16 40−44を参照のこと)。好ましくは、本発明におけるマイクロアレイを用いた遺伝子解析においては、このGeneChip(登録商標)が用いられ得る。DNAチップは、狭義には上記のように定義されるが、DNAアレイまたはDNAマイクロアレイ全体をいうこともある。
DNAマイクロアレイは、このように、ガラス基板上に数千〜数万またはそれを超える遺伝子DNAを高密度に配列したデバイスであることから、cDNA、cRNAまたはゲノムDNAとのハイブリダイゼーションによって、遺伝子発現のプロファイルまたは遺伝子多型をゲノムスケールで解析することが可能となっている。この手法により、シグナル伝達系および/または転写制御経路の解析(Fambrough Dら(1999),Cell 97,727−741)、組織修復の機構の解析(Iyer VRら、(1999),Science 283:83−87)、医薬品の作用機構(Marton MJ、(1999),Nat.Med.4:1293−1301)、発生・分化の過程における遺伝子発現変動の広汎な解析、病態に伴って発現変動する遺伝子群の同定、またはシグナル伝達系もしくは転写制御に関与する新たな遺伝子の発見などが可能となってきた。また、遺伝子多型についても、多数のSNPを1つのDNAマイクロアレイで解析することが可能となっている(Cargill Mら、(1999),Nat.Genet.22:231−238)。
合成型DNAアレイにおける標識方法としては、例えば、二蛍光標識法が挙げられる。この方法では、2つの異なるmRNAサンプルをそれぞれ異なる蛍光で標識し、同一マイクロアレイ上で競合的ハイブリダイゼーションを行って、両方の蛍光を測定し、それを比較することで遺伝子発現の相違を検出する。蛍光色素としては、例えば、Cy5およびCy3などが最も用いられているが、それらに限定されない。Cy3およびCy5の利点は、蛍光波長の重なりが殆どないという点である。二蛍光標識法は、遺伝子発現の相違のみならず、変異または多型性を検出するためにも使用され得る。
DNAアレイを用いたアッセイにおいては、DNAマイクロアレイ上でハイブリダイズした蛍光シグナルを蛍光検出器等で検出する。このような検出器は、現在までに種々の検出器が利用可能である。例えば、スタンフォード大学のグループは、オリジナルスキャナを開発しており、このスキャナは、蛍光顕微鏡と稼動ステージとを組み合わせたものである(http://cmgm.stanford.edu/pbrownを参照のこと)。従来型のゲル用蛍光イメージアナライザであるFMBIO(日立ソフトウェアエンジニアリング)、Storm(Molecular Dynamics)などでも、スポットがそれほど高密度でなければ、DNAマイクロアレイの読み取りを行い得る。その他に利用可能な検出器としては、ScanArray 4000、同5000(GeneralScanning;スキャン型(共焦点型))、GMS418 Array Scanner(宝酒造;スキャン型(共焦点型))、Gene Tip Scanner(日本レーザ電子;スキャン型(非共焦点型))、Gene Tac2000(Genomic Solutions;CCDカメラ型))などが挙げられる。
DNAマイクロアレイから得られるデータは膨大であることから、クローンとスポットとの対応の管理、データ解析などを行うためのデータ解析ソフトウェアが重要である。そのようなソフトウェアとしては、各種検出システムに付属のソフトウェアが利用可能である(Ermolaeva Oら(1998)Nat.Genet.20:19−23)。また、データベースのフォーマットとしては、例えば、Affymetrixが提唱しているGATC(genetic analysis technology consortium)と呼ばれる形式が挙げられる。
本発明の因子、化合物または組成物によるWIPKおよびSIPK関連遺伝子ならびにその下流遺伝子などの発現の調節はまた、ディファレンシャルディスプレイ(differential display)技術を用いた遺伝子解析でも解析することができる。
本明細書において「ディファレンシャルディスプレイ(技術)」とは、発現変動する遺伝子を検出または同定するための方法である。この方法では、2つ以上のサンプルからcDNAをそれぞれ作製し、任意のプライマーセットを用いてPCRにより増幅し、その後、生成された複数のPCR産物をゲル電気泳動により分離し、パターン化した後、各バンドの相対的なシグナル強度変化をもとに、発現変動遺伝子がクローニングされる。
このように、本発明の化合物または物質によって調節されるシグナル伝達経路の下流または上流にある遺伝子発現の調節を行う技術は周知である。
本発明の化合物は、当該分野における周知技術により構造決定することができる。そのような構造決定の方法としては、NMR、X線構造解析、赤外線(IR)分析、質量分析などの物理学的分析方法、フェーリング反応のように特定の置換基との特異的化学反応を用いる方法のような化学的分析方法、アルデヒドデヒドロゲナーゼのように特定の置換基に特異的に反応する特定の酵素を用いた生化学的分析方法、微生物を用いた生物学的分析方法などが挙げられるがそれらに限定されない。好ましくは、NMRのような物理学的分析方法が利用される。
(有機化学)
本明細書において、任意の化合物は、その任意の異性体(例えば、構造異性と、構造式は同じだが原子の立体配置、立体配座が異なる立体異性(幾何異性、回転異性、光学異性など)を有する異性体、シス−トランス異性体(例えば、(E,E)、(E,Z)、(Z,E)、(Z,Z)など)、ラセミ体、鏡像体など)を含むことが理解される。本明細書において、1つの実施形態では、本発明の化合物は単一の異性体であり得るが、2種以上の異性体の混合物であってもよい。 本明細書において、「ジテルペノイド」とは、テルペンが2つ連なった構造を有する化合物をいう。テルペンとは種々の植物(まれに動物)から得られる有機化合物のうち、炭素数が5の倍数5n(n≧2)で,生合成的見地からはn個のイソプレンあるいはイソペンタンから構成される前駆物質に由来すると考えられる物質の総称である。テルペンは、テルペノイド(terpenoid)ともいう。テルペンに属する種々の炭化水素、アルコール、ケトン、アルデヒド、カルボン酸、ラクトンなどが知られている。テルペンはその炭素数によりつぎのように分類される。このうち、n=4のものをジテルペン(炭素数20個からなる)という。
本明細書において、「ラブダン型」とは、下記
(ラブダン、labdane)の構造を有する化合物をいう。
本発明のラブダン型化合物は、任意の置換基を有し得る。置換基としては、水素、アルキル、置換されたアルキル、シクロアルキル、置換されたシクロアルキル、アルケニル、置換されたアルケニル、シクロアルケニル、置換されたシクロアルケニル、アルキニル、置換されたアルキニル、アルコキシ、置換されたアルコキシ、炭素環基、置換された炭素環基、ヘテロ環基、置換されたヘテロ環基、ハロゲン、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、チオール、置換されたチオール、シアノ、ニトロ、アミノ、置換されたアミノ、カルボキシ、置換されたカルボキシ、アシル、置換されたアシル、チオカルボキシ、置換されたチオカルボキシ、アミド、置換されたアミド、置換されたカルボニル、置換されたチオカルボニル、置換されたスルホニルおよび置換されたスルフィニルからなる群より選択される任意の置換基が挙げられるが、親水性、極性などにあまり影響を与えない程度の置換基が好ましい。そのような置換基としては、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される置換基が挙げられる。好ましくは、アルキルはC1−C6アルキル、より好ましくはC1−C5アルキル、C1−C4アルキル、C1−C3アルキル、C1−C2アルキル、メチルなどであり得る。上記置換されたアルキルが置換基として選択される場合は、好ましくは、置換される部分は、親水性、極性などにあまり影響を与えない程度の置換基であり得る。
上記置換基は、本発明の本質的な機能に影響しない限り、ハロゲン、アルコキシ、置換されたアルコキシ、アミノ、置換されたアミノ、アルキルチオ、置換されたアルキルチオ、アリールチオ、置換されたアリールチオ、ニトロ、カルボキシ、置換されたカルボキシ、アシル、置換されたアシルおよび置換されたスルホニルからなる群より選択される置換基でもあり得る。
本明細書において「アルキル」とは、メタン、エタン、プロパンのような脂肪族炭化水素(アルカン)から水素原子が一つ失われて生ずる1価の基をいい、一般にC2n+1−で表される(ここで、nは正の整数である)。アルキルは、直鎖または分枝鎖であり得る。本明細書において「置換されたアルキル」とは、以下に規定する置換基によってアルキルのHが置換されたアルキルをいう。これらの具体例は、C1〜C2アルキル、C1〜C3アルキル、C1〜C4アルキル、C1〜C5アルキル、C1〜C6アルキル、C1〜C7アルキル、C1〜C8アルキル、C1〜C9アルキル、C1〜C10アルキル、C1〜C11アルキルまたはC1〜C12アルキル、C1〜C2置換されたアルキル、C1〜C3置換されたアルキル、C1〜C4置換されたアルキル、C1〜C5置換されたアルキル、C1〜C6置換されたアルキル、C1〜C7置換されたアルキル、C1〜C8置換されたアルキル、C1〜C9置換されたアルキル、C1〜C10置換されたアルキル、C1〜C11置換されたアルキルまたはC1〜C12置換されたアルキルであり得る。ここで、例えばC1〜C10アルキルとは、炭素原子を1〜10個有する直鎖または分枝状のアルキルを意味し、メチル(CH−)、エチル(C−)、n−プロピル(CHCHCH−)、イソプロピル((CHCH−)、n−ブチル(CHCHCHCH−)、n−ペンチル(CHCHCHCHCH−)、n−ヘキシル(CHCHCHCHCHCH−)、n−ヘプチル(CHCHCHCHCHCHCH−)、n−オクチル(CHCHCHCHCHCHCHCH−)、n−ノニル(CHCHCHCHCHCHCHCHCH−)、n−デシル(CHCHCHCHCHCHCHCHCHCH−)、−C(CHCHCHCH(CH、−CHCH(CHなどが例示される。また、例えば、C1〜C10置換されたアルキルとは、C1〜C10アルキルであって、そのうち1または複数の水素原子が置換基により置換されているものをいう。
本明細書において「アルカン」とは、一般式 C2n+2で表される脂肪族飽和炭化水素をいう。アルカンとしては、メタン、エタン、プロパンなどが挙げられる。アルカンは、直鎖または分枝鎖であり得る。本明細書において「置換されたアルカン」とは、以下に規定する置換基によってアルカンのHが置換されたアルキルをいう。これらの具体例は、C1〜C2アルカン、C1〜C3アルカン、C1〜C4アルカン、C1〜C5アルカン、C1〜C6アルカン、C1〜C7アルカン、C1〜C8アルカン、C1〜C9アルカン、C1〜C10アルカン、C1〜C11アルカンまたはC1〜C12アルカン、C1〜C2置換されたアルカン、C1〜C3置換されたアルカン、C1〜C4置換されたアルカン、C1〜C5置換されたアルカン、C1〜C6置換されたアルカン、C1〜C7置換されたアルカン、C1〜C8置換されたアルカン、C1〜C9置換されたアルカン、C1〜C10置換されたアルカン、C1〜C11置換されたアルカンまたはC1〜C12置換されたアルカンであり得る。ここで、例えばC1〜C10アルカンとは、炭素原子を1〜10個有する直鎖または分枝状のアルカンを意味し、メタン(CH)、エタン(C)、n−プロパン(CHCHCH)、イソプロパン((CHCH)、n−ブタン(CHCHCHCH)、n−ペンタン(CHCHCHCHCH)、n−ヘキサン(CHCHCHCHCHCH)、n−ヘプタン(CHCHCHCHCHCHCH)、n−オクタン(CHCHCHCHCHCHCHCH)、n−ノナン(CHCHCHCHCHCHCHCHCH)、n−デカン(CHCHCHCHCHCHCHCHCHCH)、CH(CHCHCHCH(CH、CHCH(CHなどが例示される。また、例えば、C1〜C10置換されたアルカンとは、C1〜C10アルカンであって、そのうち1または複数の水素原子が置換基により置換されているものをいう。従って、本明細書において「アルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基」とは、上記のようなアルカンまたは置換されたアルカンから任意の水素を2つ取り去ることによりできる2価基をいう。この置換基はアルキレン基とも呼ばれる。そのような置換基としては、例えば、トリメチレン(−(CH−)、テトラメチレン(−(CH−)、ペンタメチレン(−(CH−)などが挙げられるがそれらに限定されない。
本明細書において「シクロアルキル」とは、環式構造を有するアルキルをいう。「置換されたシクロアルキル」とは、以下に規定する置換基によってシクロアルキルのHが置換されたシクロアルキルをいう。具体例としては、C3〜C4シクロアルキル、C3〜C5シクロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C3〜C7シクロアルキル、C3〜C8シクロアルキル、C3〜C9シクロアルキル、C3〜C10シクロアルキル、C3〜C11シクロアルキル、C3〜C12シクロアルキル、C3〜C4置換されたシクロアルキル、C3〜C5置換されたシクロアルキル、C3〜C6置換されたシクロアルキル、C3〜C7置換されたシクロアルキル、C3〜C8置換されたシクロアルキル、C3〜C9置換されたシクロアルキル、C3〜C10置換されたシクロアルキル、C3〜C11置換されたシクロアルキルまたはC3〜C12置換されたシクロアルキルであり得る。例えば、シクロアルキルとしては、シクロプロピル、シクロヘキシルなどが例示される。
本明細書において「アルケニル」とは、エチレン、プロピレンのような、分子内に二重結合を一つ有する脂肪族炭化水素から水素原子が一つ失われて生ずる1価の基をいい、一般にC2n−1−で表される(ここで、nは2以上の正の整数である)。「置換されたアルケニル」とは、以下に規定する置換基によってアルケニルのHが置換されたアルケニルをいう。具体例としては、C2〜C3アルケニル、C2〜C4アルケニル、C2〜C5アルケニル、C2〜C6アルケニル、C2〜C7アルケニル、C2〜C8アルケニル、C2〜C9アルケニル、C2〜C10アルケニル、C2〜C11アルケニルまたはC2〜C12アルケニル、C2〜C3置換されたアルケニル、C2〜C4置換されたアルケニル、C2〜C5置換されたアルケニル、C2〜C6置換されたアルケニル、C2〜C7置換されたアルケニル、C2〜C8置換されたアルケニル、C2〜C9置換されたアルケニル、C2〜C10置換されたアルケニル、C2〜C11置換されたアルケニルまたはC2〜C12置換されたアルケニルであり得る。ここで、例えばC2〜C10アルキルとは、炭素原子を2〜10個含む直鎖または分枝状のアルケニルを意味し、ビニル(CH=CH−)、アリル(CH=CHCH−)、CHCH=CH−などが例示される。また、例えば、C2〜C10置換されたアルケニルとは、C2〜C10アルケニルであって、そのうち1または複数の水素原子が置換基により置換されているものをいう。
本明細書において「シクロアルケニル」とは、環式構造を有するアルケニルをいう。「置換されたシクロアルケニル」とは、以下に規定する置換基によってシクロアルケニルのHが置換されたシクロアルケニルをいう。具体例としては、C3〜C4シクロアルケニル、C3〜C5シクロアルケニル、C3〜C6シクロアルケニル、C3〜C7シクロアルケニル、C3〜C8シクロアルケニル、C3〜C9シクロアルケニル、C3〜C10シクロアルケニル、C3〜C11シクロアルケニル、C3〜C12シクロアルケニル、C3〜C4置換されたシクロアルケニル、C3〜C5置換されたシクロアルケニル、C3〜C6置換されたシクロアルケニル、C3〜C7置換されたシクロアルケニル、C3〜C8置換されたシクロアルケニル、C3〜C9置換されたシクロアルケニル、C3〜C10置換されたシクロアルケニル、C3〜C11置換されたシクロアルケニルまたはC3〜C12置換されたシクロアルケニルであり得る。例えば、好ましいシクロアルケニルとしては、1−シクロペンテニル、2−シクロヘキセニルなどが例示される。
本明細書において「アルキニル」とは、アセチレンのような、分子内に三重結合を一つ有する脂肪族炭化水素から水素原子が一つ失われて生ずる1価の基をいい、一般にC2n−3−で表される(ここで、nは2以上の正の整数である)。「置換されたアルキニル」とは、以下に規定する置換基によってアルキニルのHが置換されたアルキニルをいう。具体例としては、C2〜C3アルキニル、C2〜C4アルキニル、C2〜C5アルキニル、C2〜C6アルキニル、C2〜C7アルキニル、C2〜C8アルキニル、C2〜C9アルキニル、C2〜C10アルキニル、C2〜C11アルキニル、C2〜C12アルキニル、C2〜C3置換されたアルキニル、C2〜C4置換されたアルキニル、C2〜C5置換されたアルキニル、C2〜C6置換されたアルキニル、C2〜C7置換されたアルキニル、C2〜C8置換されたアルキニル、C2〜C9置換されたアルキニル、C2〜C10置換されたアルキニル、C2〜C11置換されたアルキニルまたはC2〜C12置換されたアルキニルであり得る。ここで、例えば、C2〜C10アルキニルとは、例えば炭素原子を2〜10個含む直鎖または分枝状のアルキニルを意味し、エチニル(CH≡C−)、1−プロピニル(CHC≡C−)などが例示される。また、例えば、C2〜C10置換されたアルキニルとは、C2〜C10アルキニルであって、そのうち1または複数の水素原子が置換基により置換されているものをいう。
本明細書において「アルコキシ」とは、アルコール類のヒドロキシ基の水素原子が失われて生ずる1価の基をいい、一般にC2n+1O−で表される(ここで、nは1以上の整数である)。「置換されたアルコキシ」とは、以下に規定する置換基によってアルコキシのHが置換されたアルコキシをいう。具体例としては、C1〜C2アルコキシ、C1〜C3アルコキシ、C1〜C4アルコキシ、C1〜C5アルコキシ、C1〜C6アルコキシ、C1〜C7アルコキシ、C1〜C8アルコキシ、C1〜C9アルコキシ、C1〜C10アルコキシ、C1〜C11アルコキシ、C1〜C12アルコキシ、C1〜C2置換されたアルコキシ、C1〜C3置換されたアルコキシ、C1〜C4置換されたアルコキシ、C1〜C5置換されたアルコキシ、C1〜C6置換されたアルコキシ、C1〜C7置換されたアルコキシ、C1〜C8置換されたアルコキシ、C1〜C9置換されたアルコキシ、C1〜C10置換されたアルコキシ、C1〜C11置換されたアルコキシまたはC1〜C12置換されたアルコキシであり得る。ここで、例えば、C1〜C10アルコキシとは、炭素原子を1〜10個含む直鎖または分枝状のアルコキシを意味し、メトキシ(CHO−)、エトキシ(CO−)、n−プロポキシ(CHCHCHO−)などが例示される。
本明細書において「炭素環基」とは、炭素のみを含む環状構造を含む基であって、前記の「シクロアルキル」、「置換されたシクロアルキル」、「シクロアルケニル」、「置換されたシクロアルケニル」以外の基をいう。炭素環基は芳香族系または非芳香族系であり得、そして単環式または多環式であり得る。「置換された炭素環基」とは、以下に規定する置換基によって炭素環基のHが置換された炭素環基をいう。具体例としては、C3〜C4炭素環基、C3〜C5炭素環基、C3〜C6炭素環基、C3〜C7炭素環基、C3〜C8炭素環基、C3〜C9炭素環基、C3〜C10炭素環基、C3〜C11炭素環基、C3〜C12炭素環基、C3〜C4置換された炭素環基、C3〜C5置換された炭素環基、C3〜C6置換された炭素環基、C3〜C7置換された炭素環基、C3〜C8置換された炭素環基、C3〜C9置換された炭素環基、C3〜C10置換された炭素環基、C3〜C11置換された炭素環基またはC3〜C12置換された炭素環基であり得る。炭素環基はまた、C4〜C7炭素環基またはC4〜C7置換された炭素環基であり得る。炭素環基としては、フェニル基から水素原子が1個欠失したものが例示される。ここで、水素の欠失位置は、化学的に可能な任意の位置であり得、芳香環上であってもよく、非芳香環上であってもよい。
本明細書において「ヘテロ環基」とは、炭素およびヘテロ原子をも含む環状構造を有する基をいう。ここで,ヘテロ原子は、O、SおよびNからなる群より選択され、同一であっても異なっていてもよく、1つ含まれていても2以上含まれていてもよい。ヘテロ環基は、芳香族系または非芳香族系であり得、そして単環式または多環式であり得る。「置換されたヘテロ環基」とは、以下に規定する置換基によってヘテロ環基のHが置換されたヘテロ環基をいう。具体例としては、C3〜C4炭素環基、C3〜C5炭素環基、C3〜C6炭素環基、C3〜C7炭素環基、C3〜C8炭素環基、C3〜C9炭素環基、C3〜C10炭素環基、C3〜C11炭素環基、C3〜C12炭素環基、C3〜C4置換された炭素環基、C3〜C5置換された炭素環基、C3〜C6置換された炭素環基、C3〜C7置換された炭素環基、C3〜C8置換された炭素環基、C3〜C9置換された炭素環基、C3〜C10置換された炭素環基、C3〜C11置換された炭素環基またはC3〜C12置換された炭素環基の1つ以上の炭素原子をヘテロ原子で置換したものであり得る。ヘテロ環基はまた、C4〜C7炭素環基またはC4〜C7置換された炭素環基の炭素原子を1つ以上ヘテロ原子で置換したものであり得る。ヘテロ環基としては、チエニル基、ピロリル基、フリル基、イミダゾリル基、ピリジル基などが例示される。水素の欠失位置は、化学的に可能な任意の位置であり得、芳香環上であってもよく、非芳香環上であってもよい。
本明細書において、炭素環基またはヘテロ環基は、下記に定義されるように1価の置換基で置換され得ることに加えて、2価の置換基で置換され得る。そのような二価の置換は、オキソ置換(=O)またはチオキソ置換(=S)であり得る。
本明細書において「ハロゲン」とは、周期表7B族に属するフッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)などの元素の1価の基をいう。
本明細書において「ヒドロキシ」とは、−OHで表される基をいう。「置換されたヒドロキシ」とは、ヒドロキシのHが下記で定義される置換基で置換されているものをいう。
本明細書において「チオール」とは、ヒドロキシ基の酸素原子を硫黄原子で置換した基(メルカプト基)であり、−SHで表される。「置換されたチオール」とは、メルカプトのHが下記で定義される置換基で置換されている基をいう。
本明細書において「シアノ」とは、−CNで表される基をいう。「ニトロ」とは、−NOで表される基をいう。「アミノ」とは、−NHで表される基をいう。「置換されたアミノ」とは、アミノのHが以下で定義される置換基で置換されたものをいう。
本明細書において「カルボキシ」とは、−COOHで表される基をいう。「置換されたカルボキシ」とは、カルボキシのHが以下に定義される置換基で置換されたものをいう。
本明細書において「チオカルボキシ」とは、カルボキシ基の酸素原子を硫黄原子で置換した基をいい、−C(=S)OH、−C(=O)SHまたは−CSSHで表され得る。「置換されたチオカルボキシ」とは、チオカルボキシのHが以下に定義される置換基で置換されたものをいう。
本明細書において「アシル」とは、カルボン酸からOHを除いてできる1価の基をいう。アシル基の代表例としては、アセチル(CHCO−)、ベンゾイル(CCO−)などが挙げられる。「置換されたアシル」とは、アシルの水素を以下に定義される置換基で置換したものをいう。
本明細書において「アミド」とは、アンモニアの水素を酸基(アシル基)で置換した基であり、好ましくは、−CONHで表される。「置換されたアミド」とは、アミドが置換されたものをいう。
本明細書において「カルボニル」とは、アルデヒドおよびケトンの特性基である−(C=O)−を含むものを総称したものをいう。「置換されたカルボニル」は、下記において選択される置換基で置換されているカルボニル基を意味する。
本明細書において「チオカルボニル」とは、カルボニルにおける酸素原子を硫黄原子に置換した基であり、特性基−(C=S)−を含む。チオカルボニルには、チオケトンおよびチオアルデヒドが含まれる。「置換されたチオカルボニル」とは、下記において選択される置換基で置換されたチオカルボニルを意味する。
本明細書において「スルホニル」とは、特性基である−SO−を含むものを総称したものをいう。「置換されたスルホニル」とは、下記において選択される置換基で置換されたスルホニルを意味する。
本明細書において「スルフィニル」とは、特性基である−SO−を含むものを総称したものをいう。「置換されたスルフィニル」とは、下記において選択される置換基で置換されているスルフィニルを意味する。
本明細書において「アルキルチオ」とは、アルキル基に硫黄原子が結合した基をいい、一般に−S−Rで表される(ここで、Rはアルキルから水素が1個欠失した基である)。
本明細書において「アリールチオ」とは、アリール基に硫黄原子が結合した基をいい、一般に−S−Rで表される(ここで、Rはアリールから水素が1個欠失した基である)。
本明細書において「アリール」とは、芳香族炭化水素の環に結合する水素原子が1個離脱して生ずる基をいい、本明細書において、炭素環基に包含される。
本明細書においては、特に言及がない限り、置換は、ある有機化合物または置換基中の1または2以上の水素原子を他の原子または原子団で置き換えることをいう。水素原子を1つ除去して1価の置換基に置換することも可能であり、そして水素原子を2つ除去して2価の置換基に置換することも可能である。本明細書における置換基は、好ましくは、以下のように定義される。
ある置換基Rが置換されている場合、
Rは、R−(Rで表され、ここで、RはRからn個の水素が脱離した(n+1)価の基であり;
は、アルキル、置換されたアルキル、シクロアルキル、置換されたシクロアルキル、アルケニル、置換されたアルケニル、シクロアルケニル、置換されたシクロアルケニル、アルキニル、置換されたアルキニル、アルコキシ、置換されたアルコキシ、炭素環基、置換された炭素環基、ヘテロ環基、置換されたヘテロ環基、ハロゲン、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、チオール、置換されたチオール、シアノ、ニトロ、アミノ、置換されたアミノ、カルボキシ、置換されたカルボキシ、アシル、置換されたアシル、チオカルボキシ、置換されたチオカルボキシ、アミド、置換されたアミド、置換されたカルボニル、置換されたチオカルボニル、置換されたスルホニルおよび置換されたスルフィニルからなる群より選択され得る。
が置換されている場合、
は、R−(Rで表され、ここで、RはRからn個の水素が脱離した(n+1)価の基であり;
は、アルキル、置換されたアルキル、シクロアルキル、置換されたシクロアルキル、アルケニル、置換されたアルケニル、シクロアルケニル、置換されたシクロアルケニル、アルキニル、置換されたアルキニル、アルコキシ、置換されたアルコキシ、炭素環基、置換された炭素環基、ヘテロ環基、置換されたヘテロ環基、ハロゲン、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、チオール、置換されたチオール、シアノ、ニトロ、アミノ、置換されたアミノ、カルボキシ、置換されたカルボキシ、アシル、置換されたアシル、チオカルボキシ、置換されたチオカルボキシ、アミド、置換されたアミド、置換されたカルボニル、置換されたチオカルボニル、置換されたスルホニルおよび置換されたスルフィニルからなる群より選択され得る。
が置換されている場合、
は、R−(Rで表され、ここで、RはRからn個の水素が脱離した(n+1)価の基であり;
は、アルキル、置換されたアルキル、シクロアルキル、置換されたシクロアルキル、アルケニル、置換されたアルケニル、シクロアルケニル、置換されたシクロアルケニル、アルキニル、置換されたアルキニル、アルコキシ、置換されたアルコキシ、炭素環基、置換された炭素環基、ヘテロ環基、置換されたヘテロ環基、ハロゲン、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、チオール、置換されたチオール、シアノ、ニトロ、アミノ、置換されたアミノ、カルボキシ、置換されたカルボキシ、アシル、置換されたアシル、チオカルボキシ、置換されたチオカルボキシ、アミド、置換されたアミド、置換されたカルボニル、置換されたチオカルボニル、置換されたスルホニルおよび置換されたスルフィニルからなる群より選択され得る。
ここで、Rが置換されている場合は、
は、R−(Rで表され、ここで、Rは、Rからn個の水素が脱離した(n+1)価の基であり;
1HまたはR2Hは、アルキル、置換されたアルキル、シクロアルキル、置換されたシクロアルキル、アルケニル、置換されたアルケニル、シクロアルケニル、置換されたシクロアルケニル、アルキニル、置換されたアルキニル、アルコキシ、置換されたアルコキシ、炭素環基、置換された炭素環基、ヘテロ環基、置換されたヘテロ環基、ハロゲン、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、チオール、置換されたチオール、シアノ、ニトロ、アミノ、置換されたアミノ、カルボキシ、置換されたカルボキシ、アシル、置換されたアシル、チオカルボキシ、置換されたチオカルボキシ、アミド、置換されたアミド、置換されたカルボニル、置換されたチオカルボニル、置換されたスルホニルおよび置換されたスルフィニルからなる群より選択され得る。
ここで、Rが置換されている場合は、Rについての置換と同様に置換され得、その後の置換基についても同様に置換され得る。
なお、いうまでもなく、上述した置換基の数nは、正の整数であり、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ独立して選択され得る。nが2以上の場合、()nで示される各置換基は同一であってもよく、異なっていてもよい。
本明細書において、C1、C2、、、Cmは、炭素数を表す。従って、C1は炭素数1個の置換基を表すために使用される。
本明細書において、「光学異性体」とは、結晶または分子の構造が鏡像関係にあって、重ねあわせることのできない一対の化合物の一方またはその組をいう。立体異性体の一形態であり、他の性質は同じであるにもかかわらず、旋光性のみが異なる。本明細書において用いられる光学異性体は、サンプル中に天然には存在しないものが好ましい。
(サンプル分析)
本明細書において、「サンプル」は、種々の起源から入手され得る。そのような起源としては、生物(例えば、植物)の全部または一部(例えば、器官、組織、細胞など)を直接使用するものまたは間接的に(他の処理などを経て)使用するものなどが挙げられる。
本明細書において、「逆相カラム(クロマトグラフィー)」とは、通常のクロマトグラフィーとは逆に,移動相よりも小さな極性をもつ固定相を用いる、液体クロマトグラフィーをいう。通常、逆相カラムクロマトグラフィーにおいては、疎水性の小さなものから順次溶出される。好ましくは、逆相カラムクロマトグラフィーは、C18逆相カラムクロマトグラフィーであり得る。本明細書において、「C18逆相カラム(クロマトグラフィー)」とは、炭素数が18の固定相(オクタデシルシリルなど)を担体(例えば、シルカゲル担体)に化学結合した充填剤が詰められた逆相クロマトグラフィーをいう。「溶離液」または「移動相」とは、クロマトグラフィーにおいて溶出のために使用される液体をいう。
本明細書において、クロマトグラムからの「算出」は、測定の標準として用いられた物質の物質量と吸光度との関係示した曲線および測定すべき物質とその標準との関係を用いて、実測値から外挿することによって行うことができる。
本明細書において、「メタノール抽出」とは、溶媒としてメタノールを含むものを用いた有機化学的抽出をいう。好ましくは、メタノール抽出は、メタノール:水=80%:20%(v/v)を用いた抽出であり得る。
本明細書において、「酢酸エチル抽出」とは、溶媒として酢酸エチルを含むものを用いた有機化学的抽出をいう。好ましくは、酢酸エチル抽出は、約100%の酢酸エチルを用いた抽出であり得る。
本明細書において「WRKYファミリー」、「WRKYスーパーファミリー」または「WRKY型転写因子」とは、植物に特有のジンクフィンガーモチーフを含むWRKY領域を有する転写因子群である。WRKY領域は、共通アミノ酸配列(WRKYCQK)によって特徴付けられる(例えば、Trends Plant Sci 2000 May;5(5):199−206を参照のこと)。WRKYファミリーには、即時初期型の一過的に活性化されるストレス応答性の性質を有するものが多い。WRKYファミリーには、TIZZおよびWIZZが含まれる。なお、アミノ酸は、その一般に公知の3文字記号か、またはIUPAC−IUB Biochemical Nomenclature Commissionにより推奨される1文字記号のいずれかにより、本明細書中で言及され得る。ヌクレオチドも同様に、一般に認知された1文字コードにより言及され得る。
本明細書において、「WIZZ」(傷誘導性ロイシンジッパージンクフィンガー(wound−induced leucine zipper zincfinger))とは、即時初期型の一過的に活性化されるストレス(例えば、傷)応答性の遺伝子であり(Hara et al.、Mol.Gen.Genet.(2000),263:30−37を参照のこと)、WRKYファミリーに属し、その中でもグループIIサブファミリーに属する。このグループIIサブファミリーは、一つのWRKY領域とそのN末端側にロイシンジッパー領域を含む(Trends Plant Sci 2000 May;5(5):199−206)。
本明細書において、「TIZZ」とは、タバコから見つかった「WIZZ」に類似する遺伝子であり、即時初期型の一過的に活性化される傷応答性の遺伝子であり(Yoda et al.、Mol.Genet.Gennomics.(2002),267:152−161を参照のこと)、WIZZと同じくWRKYのグループIIサブファミリーに属する。このグループIIサブファミリーは、一つのWRKY領域とそのN末端側にロイシンジッパー領域を含む(Trends Plant Sci 2000 May;5(5):199−206)。
本明細書において、「迅速な応答」とは、生物において、ある刺激を受けてからその刺激に対する応答が即座(例えば、1時間以内、好ましくは30分以内、より好ましくは15分以内)に起こる現象をいう。迅速な応答には、遺伝子発現(転写、翻訳および翻訳後修飾を含む)の迅速な活性化が関与する。
本明細書において、「遺伝子」とは、遺伝形質を規定する因子をいう。通常染色体上に一定の順序に配列している。タンパク質の一次構造を規定する構造遺伝子といい、その発現を左右する調節遺伝子という。本明細書では、「遺伝子」は、「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」および「核酸」ならびに/あるいは「タンパク質」「ポリペプチド」、「オリゴペプチド」および「ペプチド」をさすことがある。
本明細書において遺伝子、ポリヌクレオチド、ポリペプチドなどの「発現」とは、その遺伝子などがインビボで一定の作用を受けて、別の形態になることをいう。好ましくは、遺伝子、ポリヌクレオチドなどが、転写および翻訳されて、ポリペプチドの形態になることをいうが、転写されてmRNAが作製されることもまた発現の一態様であり得る。より好ましくは、そのようなポリペプチドの形態は、翻訳後プロセシングを受けたものであり得る。本明細書において、遺伝子の発現の「調節」には、遺伝子発現の増強、減少、誘導、消失、遅延化、早期化などが挙げられるがそれらに限定されない。
本明細書において、「スクリーニング」とは、目的とするある特定の性質をもつ物質または生物などを、特定の操作および/または評価方法で多数の候補から選抜することをいう。スクリーニングは、インビトロ、インビボなど実在物質を用いた系を使用してもよく、インシリコ(コンピュータを用いた系)の系を用いてもよい。本発明では、スクリーニングによって得られた化合物も、本発明の活性のうち少なくともひとつを有する限り、本発明の範囲内に包含されることが理解される。
したがって、本発明では、本発明の開示をもとに、コンピュータモデリングによる薬物が提供されることも企図される。
本発明は、他の実施形態において、本発明の化合物に対する調節活性についての有効性のスクリーニングの道具として、コンピュータによる定量的構造活性相関(quantitative structure activity relationship=QSAR)モデル化技術を使用して得られる化合物を包含する。ここで、コンピューター技術は、いくつかのコンピュータによって作成した基質鋳型、ファーマコフォア、ならびに本発明の活性部位の相同モデルの作製などを包含する。一般に、インビトロで得られたデータから、ある物質に対する相互作用物質の通常の特性基をモデル化することに対する方法は、最近CATALYSTTM ファーマコフォア法(Ekins et al.、Pharmacogenetics,9:477〜489,1999;Ekins et al.、J.Pharmacol.& Exp.Ther.,288:21〜29,1999;Ekins et al.、J.Pharmacol.& Exp.Ther.,290:429〜438,1999;Ekins et al.、J.Pharmacol.& Exp.Ther.,291:424〜433,1999)および比較分子電界分析(comparative molecular field analysis;CoMFA)(Jones et al.、Drug Metabolism & Disposition,24:1〜6,1996)などを使用して示されている。本発明において、コンピュータモデリングは、分子モデル化ソフトウェア(例えば、CATALYSTTMバージョン4(Molecular Simulations,Inc.,San Diego,CA)など)を使用して行われ得る。
活性部位に対する化合物のフィッティングは、当該分野で公知の種々のコンピュータモデリング技術のいずれかを使用してで行うことができる。視覚による検査および活性部位に対する化合物のマニュアルによる操作は、QUANTA(Molecular Simulations,Burlington,MA,1992)、SYBYL(Molecular Modeling Software,Tripos Associates,Inc.,St.Louis,MO,1992)、AMBER(Weiner et al.、J.Am.Chem.Soc.,106:765−784,1984)、CHARMM(Brooks et al.、J.Comp.Chem.,4:187〜217,1983)などのようなプログラムを使用して行うことができる。これに加え、CHARMM、AMBERなどのような標準的な力の場を使用してエネルギーの最小化を行うこともできる。他のさらに特殊化されたコンピュータモデリングは、GRID(Goodford et al.、J.Med.Chem.,28:849〜857,1985)、MCSS(Miranker and Karplus,Function and Genetics,11:29〜34,1991)、AUTODOCK(Goodsell and Olsen,Proteins:S tructure,Function and Genetics,8:195〜202,1990)、DOCK(Kuntz et al.、J.Mol.Biol.,161:269〜288,(1982))などを含む。さらなる構造の化合物は、空白の活性部位、既知の低分子化合物における活性部位などに、LUDI(Bohm,J.Comp.Aid.Molec.Design,6:61〜78,1992)、LEGEND(Nishibata and Itai,Tetrahedron,47:8985,1991)、LeapFrog(Tripos Associates,St.Louis,MO)などのようなコンピュータープログラムを使用して新規に構築することもできる。このようなモデリングは、当該分野において周知慣用されており、当業者は、本明細書の開示に従って、適宜本発明の範囲に入る化合物を設計することができる。
WIZZは、傷(Mol.Gen.Genet,2000:263.30−37)および病原体感染(Mol.Genet.Genomic.2002 267.154−161)によって極めて速くその転写産物が蓄積する病傷害応答性WRKY転写因子である。あるタイプのWRKY型転写因子は、病原体感染により活性化されると、ターゲット遺伝子である感染特異的タンパク質遺伝子の発現を誘導し、その結果として病原体感染に対する防禦応答にかかわることが示されている(Genes&Development 2002,16,1139−1149)。このように植物においてWRKY型転写因子の活性化が生体内生理反応の引き金になることが実際に証明されている。したがって、本化合物によって、WIZZが活性化されると、ターゲットになる下流の防禦関連遺伝子(群)の発現が誘導され、病傷害ストレスに対する抵抗性反応が引き起こされることになる。
(発明を実施するための最良の形態)
本発明は、以下の構造を有する化合物を提供する。
(WAF−1=WIPK activating factor)
を有し、式中、
Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択される。好ましくは、Xは、ヒドロキシまたは置換されたヒドロキシであり得る。より好ましくはヒドロキシまたはアルキル置換されたヒドロキシであり得る。さらにより好ましくはヒドロキシであり得る。
およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であり得るが、YおよびYの両方がZ−Wであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Wはヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、アルデヒド、カルボキシル基または置換されたカルボキシル基であってもよい。好ましくは、YおよびYは、他方が水素であり、一方がメチロール、置換されたメチロール、C1アルデヒド、C1カルボキシル基またはC1の置換されたカルボキシル基であり得る。より好ましくは、YおよびYは、他方が水素であり、一方がメチロール、アルキル置換されたメチロール、C1アルデヒド、C1カルボキシル基またはC1のアルキル置換されたカルボキシル基であり得る。さらにより好ましくは、YおよびYは、他方が水素であり、一方がメチロール、メチルまたはエチル置換されたメチロール、C1アルデヒド、C1カルボキシル基またはC1のメチルまたはエチル置換されたカルボキシル基であり得る。
〜R24は、独立して、水素、アルキル、置換されたアルキル、シクロアルキル、置換されたシクロアルキル、アルケニル、置換されたアルケニル、シクロアルケニル、置換されたシクロアルケニル、アルキニル、置換されたアルキニル、アルコキシ、置換されたアルコキシ、炭素環基、置換された炭素環基、ヘテロ環基、置換されたヘテロ環基、ハロゲン、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、チオール、置換されたチオール、シアノ、ニトロ、アミノ、置換されたアミノ、カルボキシ、置換されたカルボキシ、アシル、置換されたアシル、チオカルボキシ、置換されたチオカルボキシ、アミド、置換されたアミド、置換されたカルボニル、置換されたチオカルボニル、置換されたスルホニルおよび置換されたスルフィニルからなる群より選択される。好ましくは、R〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択され得る。より好ましくは、独立して、水素およびC1〜C6アルキルからなる群より選択され得る。R〜R24は、すべてが水素以外の置換基を有していても良いが、好ましくは、少なくとも1つの水素、より好ましくは、2つの水素、3つの水素、4つの水素、5つの水素、6つの水素、7つの水素、8つの水素、9つの水素、10の水素、11の水素、12の水素、13の水素、14の水素、15の水素、16の水素、17の水素、18の水素、19の水素、20の水素、21の水素、22の水素、223の水素を有し得る。R〜R24の置換基のうち水素の数が多いことが好ましくあり得る。大きな置換基は本発明の効果に障害を有し得るからである。従って、水素以外の置換基としては、好ましくは、C1〜C6アルキル、C1〜C5アルキル、C1〜C4アルキル、C1〜C3アルキル、C1〜C2アルキル、メチルなどであり得る。ただし、本発明の効果を増強し得ることもあることから、大きな置換基を有することもまた好ましくあり得る。さらにより好ましくはR〜R24のすべてが水素であり得る。
1つの好ましい実施形態では、本発明は、下記構造式:
(WAF−1)
を有する化合物を提供する。この化合物は、ラブダン型ジテルペン化合物であり、(11E,13E)−ラブダ−11,13−ジエン−8α,15−ジオールである。
本発明の化合物は、当該分野において公知の任意の方法を用いて合成することができる。そのような合成例を以下に記載するが本発明の合成方法はこの方法に限定されない。
1つの局面において、本発明の合成方法は、以下の工程を包含する:
1)
(中間体1)
を有し、式中、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択され、かつ、WAFにおけるR〜R24と同一である、化合物と、アルキルリチウムとを反応させて、(中間体2)を得る工程;
(中間体2)
ここで、中間体1は、無水EtO(ジエチルエーテル)に溶解され得、上記アルキルリチウムは、メチルリチウムであり得る。アルキルリチウムは、EtO中に溶解され得る。アルキルリチウムは、窒素気流中氷冷して攪拌しながら滴下することができる。反応後は、酸性(例えば、10%HSO)条件下で例えば5分間抽出してEtO層に出すことができる。生成物は、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで、適切な溶媒(例えばヘキサン−EtO)で溶出することができる。生成物は、NMRまたはMSなどで物性を測定して適切な構造式を有していることを確認し得る。
2)1)で得られた生成物と、m−クロロ過安息香酸とを混合して反応させた後10%水酸化カリウムのメタノール溶液と反応させて、(中間体4)を得る工程;
(中間体4)
ここで、中間体4になる前に、アセチル中間体を経由し得る。ここで、上記混合は、窒素気流中氷冷攪拌下で行うことができる。残渣は、アルカリ(例えば、10%KOH)のメタノール溶液に溶解することができる。反応混合物は、EtO抽出することができる。この抽出物は、飽和NaHCO水溶液、水、飽和食塩水で洗浄することができる。また必要に応じて、NaSOで観想させることができる。残渣は、フラッシュクロマトグラフィーでヘキサン−AcOEt(3:1)で溶出され得る。
3)2)で得られた生成物と、N−メチルモルホリンN−オキシドと反応させて(中間体5)を得る工程、
(中間体5)
を得る工程、
ここで、N−メチルモルホリンN−オキシドは4Åモレキュラーシーブを無水CHClに懸濁することができる。これらの反応は、窒素気流中氷冷攪拌下で行うことができる。これに、過ルテニウム酸テトラプロピルアンモニウムを加え反応させ得る。この反応混合物にEtOを加えて攪拌し、シリカゲルで濾過することができる。濾液は、濃縮し、フラッシュクロマトグラフィーにかけることができ、生成物がヘキサン−EtO溶出部に溶出され得る;
(4)工程(3)で得られた該中間体5に、
およびVは、一方が水素またはアルキルであり、他方がZ−Vであり、ここで、(CH−C(=O)−O−であり、Vはアルキルであり、nは0以上の整数であり、Rはアルキルである(ここで、Rは、好ましくは、低級アルキルであり、より好ましくはメチルであり得る)、化合物を有機溶媒中でNaNH存在下で加えて
中間体(6)
を得る工程、
ここで、NaNHは無水THFに懸濁し、窒素気流中氷冷攪拌で化28の化合物を加えることができる。この反応混合物は−78℃に冷却し得、その後上記中間体5を滴下することができる。生成物はEtOで抽出することができる。生成物は、NaSOで適宜乾燥することができる。これをフラッシュクロマトグラフィー(ヘキサン−AcOEt)で単離し得る。光学異性体は、さらに、高速液体クロマトグラフィーで溶媒としてヘキサン−AcOEtなどを使用して溶出することができる;
(5)工程(4)で得られた中間体(6)を有機溶媒中でジイソブチルアルミニウムヒドリドを加えて、
であって、ここで、Xは、ヒドロキシ、置換されたヒドロキシ、ハロゲン、チオールおよび置換されたチオールからなる群より選択され、
およびUは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、Z−Uであり、ここでZは単結合、またはアルカンもしくは置換されたアルカンから水素が2つ取れた2価基であり、Uはヒドロキシであり、
〜R24は、独立して、水素、アルキルおよび置換されたアルキルからなる群より選択される、
を得る工程、
ここで、ジイソブチルアルミニウムヒドリドは、CHClに溶解させることができ(好ましくは窒素気流中)、その後室温に戻すことができる。AcOEt、CHCl、酒石酸カリウムナトリウムなどを加え、AcOEtで生成物を抽出することができる。これらは適宜乾燥することができる。これはフラッシュクロマトグラフィーでヘキサン−AcOEt(1:1)で溶出され得る;および
がヒドロキシ以外の場合、必要に応じて、さらなる酸化または置換工程を包含する。
上記合成方法において、Yがヒドロキシ以外の場合、以下の方法により置換基が変換され得る。
ヒドロキシからアルデヒドへの変換:[MnO,ペンタン,25℃]:N.L.Wendleretal.,J.Am.Chem.Soc.,Vol.73,719(1951);[CrO,ピリジン,25℃]:J.R.Holum,J.Org.Chem.,Vol.26,4814(1961)。
ヒドロキシから置換メチロールへの変換:[NaH,MeI,THF,25。C]:C.A.Brownetal.,Synthesis,1974,434。
ヒドロキシからカルボキシル基への変換:[NiO,1N NaOH水溶液,50℃]:K.Nakagawaetal.,J.Org.Chem.,Vol.27,1597(1962)。。
上記工程1)における原料物質の例としては、構造式:
を有する化合物(スクラレオリド(sclareolide))が挙げられる。スクラレオリドは市販されているか、または以下のようにして合成することができる。
従って、
(中間体1)
は、上記スクラレオリドの合成例を参酌して、当業者であれば容易に合成することができる。
上記代表例を出発物質にした場合の反応スキームを以下に示す。
(薬学的組成物・農薬組成物)
他の局面において、本発明は、本発明の化合物を含む組成物を提供する。そのような組成物は、薬学的組成物または農学的(農薬)組成物であり得る。
本発明の因子または化合物が農薬組成物または薬学的組成物として処方される場合、そのような組成物には、農学的または薬学的に受容可能なキャリアが含有され得る。そのようなキャリアとしては、当該分野において公知の任意の物質が挙げられる。
そのような適切な農学的または薬学的に受容可能な因子としては、以下が挙げられるがそれらに限定されない:抗酸化剤、保存剤、着色料、風味料、および希釈剤、乳化剤、懸濁化剤、溶媒、フィラー、増量剤、緩衝剤、送達ビヒクル、希釈剤、賦形剤および/または農学的もしくは薬学的アジュバント。代表的には、本発明の農薬組成物または薬学的組成物は、本発明のラブダン型ジテルペノイド化合物を、1つ以上の生理的に受容可能なキャリア、賦形剤または希釈剤とともに組成物の形態で投与され得る。薬学的組成物の場合、例えば、適切なビヒクルは、注射用水、生理的溶液、または人工脳脊髄液であり得、これらには、非経口送達のための組成物に一般的な他の物質を補充することが可能である。農薬組成物の場合は、農薬投与に適切な水などであり得る。
例示の適切なキャリアとしては、中性緩衝化生理食塩水、または血清アルブミンと混合された生理食塩水が挙げられる。好ましくは、その生成物は、適切な賦形剤(例えば、スクロース)を用いて凍結乾燥剤として処方される。他の標準的なキャリア、希釈剤および賦形剤は所望に応じて含まれ得る。他の例示的な組成物は、pH7.0−8.5のTris緩衝剤またはpH4.0−5.5の酢酸緩衝剤を含み、これらは、さらに、ソルビトールまたはその適切な代替物を含み得る。その溶液のpHはまた、種々のpHにおいて、本発明の因子の相対的溶解度に基づいて選択されるべきである。
組成物における溶媒は、水性または非水性のいずれかの性質を有し得る。さらに、そのビヒクルは、処方物の、pH、容量オスモル濃度、粘性、明澄性、色、滅菌性、安定性、等張性、崩壊速度、または臭いを改変または維持するための他の処方物材料を含み得る。同様に、本発明の組成物は、有効成分の放出速度を改変または維持するため、または有効成分の吸収もしくは透過を促進するための他の処方物材料を含み得る。
本発明は、薬学的組成物として処方される場合、非経口的に投与され得る。あるいは、その組成物は、静脈内または皮下で投与され得る。全身投与されるとき、本発明における使用のための治療組成物は、発熱物質を含まない、経口的に受容可能な水溶液の形態であり得る。そのような薬学的に受容可能なタンパク質溶液の調製は、pH、等張性、安定性などに相当な注意を払うことを条件として、当業者の技術範囲内である。
本発明は、薬学的組成物として処方される場合、必要に応じて生理学的に受容可能なキャリア、賦型剤または安定化剤(日本薬局方、Remington’s Pharmaceutical Sciences,18th Edition,A.R.Gennaro,ed.,Mack Publishing Company,1990などを参照)と、所望の程度の純度を有する選択された組成物とを混合することによって、凍結乾燥されたケーキまたは水溶液の形態で、保存のために調製され得る。
本発明の組成物は、農薬組成物として処方される場合、必要に応じて、農学的に受容可能なキャリア、賦型剤または安定化剤などを含み得る。
受容可能なキャリア、賦形剤または安定化剤は、レシピエントに対して非毒性であり、そして好ましくは、使用される投薬量および濃度において不活性であり、そして以下が挙げられる:リン酸塩、クエン酸塩、または他の有機酸;抗酸化剤(例えば、アスコルビン酸);低分子量ポリペプチド;タンパク質(例えば、血清アルブミン、ゼラチンまたは免疫グロブリン);親水性ポリマー(例えば、ポリビニルピロリドン);アミノ酸(例えば、グリシン、グルタミン、アスパラギン、アルギニンまたはリジン);モノサッカリド、ジサッカリドおよび他の炭水化物(グルコース、マンノース、またはデキストリンを含む);キレート剤(例えば、EDTA);糖アルコール(例えば、マンニトールまたはソルビトール);塩形成対イオン(例えば、ナトリウム);ならびに/あるいは非イオン性表面活性化剤(例えば、Tween、プルロニック(pluronic)またはポリエチレングリコール(PEG))。
本発明の組成物が、農薬として使用される場合は、以下のような農薬活性成分もまた同時に含有され得る:
(除草剤)ピラゾレート、ダイムロン、ブロモブチド、メフェナセット、MCP、MCPB、トリクロピル、ナプロアニリド、CNP、クロメトキシニル、ビフェノックス、MCC、ピリブチカルブ、DCPA、ナプロパミド、ジフェナミド、ピロピザミド、アシュラム、DCMU、リニュロン、メチルダイムロン、テブチウロン、ベンスルフロンメチル、シマジン、アトラジン、シメトリン、アメトリン、プロメトリン、ジメタメトリン、メトリブジン、ベンタゾン、オキサジアゾン、ピラゾレート、ベンゾフェナップ、グリホサート、ビアラホス、アロキシジム、イマゾスルフロン、アジムスルフロン、ピラゾスルフロンエチル、シノスルフロン。
(殺虫・殺ダニ剤)ダイアジノン、フェンチオン、イソキサチオン、ピリダフェンチオン、フェニトロチオン、ジメトエート、PMP、ジメチルビンホス、アセフェート、DEP、NAC、MTMC、MIPC、PHC、MPMC、XMC、BPMC、ベンダイオカルブ、ピリミカルブ、メソミル、オキサミル、チオジカルブ、シペルメトリン、カルタップ塩酸塩、チオシクラム、ベンスルタップ、ピリプロキシフェン、フェノキシカルブ、メトプレン、ジフルベンズロン、テフルベンズロン、クロルフルアズロン、ブプロフェジン、ヘキシチアゾクス、ピリダベン、クロフェンテジン、ニテンピラム。
(殺菌剤)プロベナゾール、イソプロチオラン、ピロキロン、フルトラニル、メトミノストロビン、ジラム、チウラム、キャプタン、TPN、フサライド、トルクロホスメチル、ホセチル、チオファネートメチル、ベノミル、カルベンタゾール、チアベンタゾール、ジエトフェンカルブ、イプロジオン、ビンクロゾリン、プロシミドン、フルオルイミド、オキシカルボキシン、メプロニル、フルトラニル、ペンシクロン、メタラキシル、オキサジキシル、トリアジメホン、ヘキサコナゾール、トリホリン、ブラストサイジンS、カスガマイシン、ポリオキシン、バリダマイシンA、ミルディオマイシン、PCNB、ヒドロキシイソキサゾール、ダゾメット、ジメチリモール、ジクロメジン、トリアジン、フェリムゾン、トリシクラゾール、オキソリニックなどが例示されるが、好ましくはメトミノストロビンなどのストロビルリン系化合物である。
本発明の農薬組成物には、例えば、殺ダニ剤(例、クロルベンジレートなど)、植物生長調整剤(例、パクロブトラゾールなど)、殺線虫剤(例、ベノミルなど)、共力剤(例、ピペロニルブトキサイドなど)、誘引剤(例、オイゲノールなど)、忌避剤(例、クレオソートなど)、色素(例、食用青色1号など)、肥料(例、尿素など)などもまた必要に応じて混合され得る。
本発明の組成物が薬学的組成物として用いられる場合は、さらなる医薬成分として、例えば、以下が挙げられるがそれらに限定されない成分がその薬学的組成物に含有され得る:
中枢神経系用薬(例えば、全身麻酔剤、催眠鎮静剤、抗不安剤、抗てんかん剤、解熱鎮痛消炎剤、興奮剤、覚せい剤、抗パーキンソン剤、精神神経用剤、総合感冒剤、その他の中枢神経系用薬など);
末梢神経用剤(例えば、局所麻酔剤、骨格筋弛緩剤、自律神経剤、鎮けい剤など);
感覚器官用薬(例えば、眼科用剤、耳鼻科用剤、鎮暈剤など);
循環器官用薬(例えば、、強心剤、不整脈用剤、利尿剤、血圧降下剤、血管収縮剤、血管拡張剤、高脂血症用剤、その他の循環器官用薬など);
呼吸器官用薬(例えば、呼吸促進剤、鎮咳剤、去痰剤、鎮咳去痰剤、気管支拡張剤、含嗽剤など);
消化器官用薬(例えば、止瀉剤、整腸剤、消化性潰瘍用剤、健胃消化剤、制酸剤、下剤、浣腸剤、利胆剤、その他の消化器官用薬など);
ホルモン剤(例えば、脳下垂体ホルモン剤、唾液腺ホルモン剤、甲状腺、副甲状腺ホルモン剤、蛋白同化ステロイド剤、副腎ホルモン剤、男性ホルモン剤、卵胞、.黄体ホルモン剤、混合ホルモン剤、その他のホルモン剤など);
泌尿生殖器官および肛門用薬(例えば、泌尿器官用剤、生殖器官用剤、子宮収縮剤、痔疾用剤、他の泌尿生殖器管、肛門用薬など);
外皮用薬(例えば、外皮用殺菌消毒剤、創傷保護剤、化膿性疾患用剤、鎮痛.鎮痒.収斂.消炎剤、寄生性皮膚疾患用剤、皮膚軟化剤、毛髪用剤、その他の外皮用剤など);
歯科口腔用剤;
その他の個々の器官系用薬;
ビタミン剤(例えば、ビタミンA剤、ビタミンD剤、ビタミンB剤、ビタミンB剤、ビタミンC剤、ビタミンE剤、ビタミンK剤、混合ビタミン剤、その他のビタミン剤など);
滋養強壮薬(例えば、カルシウム剤、無機質製剤、糖類剤、蛋白アミノ酸製剤臓器製剤、乳幼児用剤、その他の滋養強壮剤など);
血液および体液用薬(例えば、血液代用剤、止血剤、血液凝固阻止剤、その他の血液.体液用剤など);
人工透析用薬(例えば、人工腎臓透析用剤、腹膜透析用剤など);
その他の代謝性医薬品(例えば、臓疾患用剤、解毒剤、習慣性中毒用剤、痛風治療剤、酵素製剤、糖尿病用剤、他に分類されない代謝性薬など);
細胞賦活用剤(例えば、クロロフィル製剤、色素製剤、その他の細胞賦活用剤など);
腫瘍用薬(例えば、アルキル化剤、代謝拮抗剤、抗腫瘍性抗生物質製剤、抗腫瘍性植物成分製剤、その他の腫瘍用剤など);
放射性医薬品;
アレルギー用薬(例えば、抗ヒスタミン剤、刺激療法剤、非特異性免疫原製剤、その他のアレルギー用薬、生薬および漢方処方に基づく医薬品、生薬、漢方製剤、その他の生薬漢方処方に基づく製剤など);
抗生物質製剤(例えば、グラム陽性菌に作用する、グラム陰性菌に作用する、グラム陽、.陰性菌に作用、グラム陽性菌マイコプラズマ作用、グラム陽性陰性.リケッチアに作用、抗酸菌に作用するもの、カビに作用するもの、その他の抗生物質製剤など);
化学療法剤(例えば、サルファ剤、抗結核剤、合成抗菌剤、抗ウィルス剤、その他の化学療法剤など);
生物学的製剤(例えば、ワクチン類、毒素.トキソイド類、抗毒素.抗レプトスピラ血清、血液製剤類、生物学的試験用製剤類、その他の生物学的製剤、抗原虫剤、駆虫剤など);
調剤用薬(例えば、賦形剤、軟膏基剤、溶解剤、矯味.矯臭.着色剤、その他の調剤用剤など);
診断用薬(例えば、X腺造影剤、機能検査用試薬、その他の診断用薬);
公衆衛生用薬(例えば、防腐剤);
体外診断用医薬品(例えば、細菌学的検査用薬など);
分類されない治療を主目的としない薬剤;ならびに
麻薬(例えば、あへんアルカロイド系麻薬、コカアルカロイド系製剤、合成麻薬など)。
以下に本発明の好ましい局面である植物について詳細な説明がなされるが、本発明は、動物のような他の生物においても適用されることが理解される。
1つの実施形態において、本発明の組成物は、植物にストレス耐性を付与または増強するために提供される。好ましくは、このストレス耐性は、傷害抵抗性、虫害抵抗性、病害抵抗性および過敏感細胞死に対する抵抗性からなる群より選択される少なくとも1つの抵抗性を包含する。
ある実施形態において、本発明で生物に対してなされるストレス耐性の付与または増強は、傷誘導性プロテインキナーゼおよびサリチル酸誘導プロテインキナーゼからなる群より選択される少なくとも1つのタンパク質の活性を制御することにより達成され得る。傷誘導性プロテインキナーゼおよびサリチル酸誘導プロテインキナーゼは、当該分野において公知である。
別の実施形態において、本発明で生物に対してなされるストレス耐性の付与または増強は、ジャスモン酸シグナル伝達系およびサリチル酸シグナル伝達系からなる群より選択される少なくとも1つのシグナル伝達系を制御することにより達成され得る。ジャスモン酸シグナル伝達系は、細胞工学別冊、植物細胞工学シリーズ10、植物ホルモンのシグナル伝達−生合成から生理機能へ−(監修 福田裕豊ら)、第6章(ジャスモン酸の生理機能、生合成、情報伝達、190〜198頁)などに、サリチル酸シグナル伝達系は、The Plant Cell,Vol.13,1877−1889,2001などに概説されている。
別の局面において、本発明は、植物のような生物にストレス耐性を付与または増強するための方法を提供する。この方法は以下の工程:
1)本発明の化合物または組成物を上記該植物に提供する工程、を包含する。好ましい実施形態では、上記化合物は、本明細書において上記に説明される好ましい置換基を有する化合物であり得る。上記化合物は、本明細書の好ましい実施形態において、組成物の形態(例えば、農学的組成物)を採り得る。
1つの好ましい実施形態では、上記ストレス耐性は、傷害抵抗性、虫害抵抗性、病害抵抗性および過敏感細胞死に対する抵抗性からなる群より選択される少なくとも1つの抵抗性であり得る。
別の好ましい実施形態では、上記ストレス耐性の付与または増強は、傷誘導性プロテインキナーゼおよびサリチル酸誘導プロテインキナーゼからなる群より選択される少なくとも1つのタンパク質の活性を制御することにより達成され得る。
別の好ましい実施形態では、上記ストレス耐性の付与または増強は、ジャスモン酸シグナル伝達系およびサリチル酸シグナル伝達系からなる群より選択される少なくとも1つのシグナル伝達系を制御することにより達成され得る。
別の局面において、本発明は、ストレス耐性植物を生産するための方法を提供する。この方法は:
1)本発明の化合物または組成物を上記植物に提供する工程、を包含する。好ましい実施形態では、上記化合物は、本明細書において上記に説明される好ましい置換基を有する化合物であり得る。上記化合物は、本明細書の好ましい実施形態において、生理学的に受容可能な組成物の形態(例えば、農学的組成物)を採り得る。本発明はまた、このような方法で得られた植物にも関する。そのような植物は当該分野において周知の技術により得ることができる。例えば、そのような植物は、本発明の組成物をある植物にスプレーなどで付与することにより得ることができる。
別の局面において、本発明は、ストレス耐性の植物組織を生産するための方法を提供する。この方法は:
1)本発明の化合物または組成物を上記植物組織に提供する工程、を包含する。好ましい実施形態では、上記化合物は、本明細書において上記に説明される好ましい置換基を有する化合物であり得る。上記化合物は、本明細書の好ましい実施形態において、生理学的に受容可能な組成物の形態(例えば、農学的組成物)を採り得る。本発明はまた、そのような方法により得られた植物組織に関する。そのような植物組織を得る方法は当該分野において周知である。例えば、そのような植物組織は、カルス、茎、葉、花、種子などの植物器官の組織であり得、その場合、植物組織を単離し、単離された植物組織に対して本発明の化合物または組成物を塗布などにより付与することにより作製することができる。
別の局面において、本発明は、ストレス耐性の植物細胞を生産するための方法を提供する。この方法は:
1)本発明の化合物または組成物を該植物細胞に提供する工程、を包含する。好ましい実施形態では、上記化合物は、本明細書において上記に説明される好ましい置換基を有する化合物であり得る。上記化合物は、本明細書の好ましい実施形態において、生理学的に受容可能な組成物の形態(例えば、農学的組成物)を採り得る。本発明はまた、そのような方法によって得られた植物細胞にも関する。
別の局面において、本発明は、ストレス耐性植物の種子を生産するための方法を提供する。この方法は:
1)本発明の化合物または組成物を上記植物に提供する工程;および上記植物から種子を得る工程、を包含する。好ましい実施形態では、上記化合物は、本明細書において上記に説明される好ましい置換基を有する化合物であり得る。上記化合物は、本明細書の好ましい実施形態において、生理学的に受容可能な組成物の形態(例えば、農学的組成物)を採り得る。本発明はまた、そのような方法により得られた種子に関する。種子を得る方法は当該分野において周知であり、例えば、顕花植物であれば、当該分野において周知の任意の技術を用いて受精させることにより種子を得ることができる。
別の局面において、本発明は、本発明の化合物を定量する方法を提供する。この方法は、1)サンプルを提供する工程;2)定量されるべき化合物の立体異性体の既知量をこのサンプルに添加する工程;3)このサンプルを逆相カラムクロマトグラフィーで分離する工程;および4)分離された該立体異性体から該化合物の量を算出する工程、を包含する。好ましい実施形態において、上記定量されるべき化合物は、下記構造式:
(WAF−1)
を有し、
前記立体異性体は、下記構造式:
(ラブダンa)
を有する。
好ましくは、上記サンプルは、前記逆相カラムクロマトグラフィーでの分離の前に、メタノール抽出され、続いて酢酸エチル抽出される。メタノール抽出によって、本発明の化合物の酵素反応による代謝・分解の抑制が期待され、酢酸エチルによって、抽出効率の上昇が期待されることから、本発明の測定されるべき化合物の測定に好都合だからである。これら複数の溶媒の各々の比率は、サンプルの状態によって変動し得る。したがって、メタノール抽出は、エタノールなど他の低級アルコール(好ましくは、C1からC6)での抽出であり得る。好ましくは、メタノール抽出は、メタノール:水=80%:20%(v/v)を用いた抽出であり得るが、他の比率のものも用いることができる。好ましくは、酢酸エチル抽出は、約100%の酢酸エチルを用いた抽出であり得るが、他の溶媒(例えば、クロロホルム)を含むものも用いることができる。
好ましくは、上記逆相カラムクロマトグラフィーによる分離は、C18逆相カラムクロマトグラフィーによる分離を包含し、該分離は、80%:20%(v/v)メタノール:水での第一の分離、および9:8(v/v)アセトニトリル:水での分離を包含する。これら複数の溶媒の各々の比率は、サンプルの状態および測定対象の化合物の種類によって変動し得る。したがって、水/2−プロパノール、水/エタノールのような溶媒系も用いることができる。
好ましくは、上記算出は、回収率による損失に対する補正を包含する。回収率における損失は、例えば、実際の測定値をY、回収率100%における量をX,実際の回収率をZ%とする場合、X=Y・100/Zで求めることができる。
別の局面において、本発明は、WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積を必要とする状態にある植物に、該WRKYファミリーに属する遺伝子の迅速な蓄積を誘導させるための組成物を提供する。この組成物は、本発明の化合物、を含む。この組成物はさらに、農学的に受容可能な物質(例えば、賦形剤など)を含むことができる。この組成物はまた、他の農学的に活性な薬剤を含んでいてもよい。
好ましい実施形態において、上記化合物は、下記構造式:
(WAF−1)
を有する。
好ましい実施形態では、上記WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積を必要とする状態は、ストレスに対する迅速応答を必要とする状態であり得る。
好ましくは、上記WRKYファミリーに属する遺伝子の迅速な(例えば、30分以内、より好ましくは15分以内の)蓄積を誘導させることにより、傷害抵抗性、虫害抵抗性、病害抵抗性および過敏感細胞死に対する抵抗性が前記植物に付与され得る。
好ましくは、上記WRKYファミリーに属する遺伝子は、WIZZまたはTIZZであり得る。
別の局面において、本発明は、WRKYファミリーに属する遺伝子の発現を調節するための組成物を提供する。この組成物は、本発明に記載の化合物を含有する。この組成物はさらに、農学的に受容可能な物質(例えば、賦形剤など)を含むことができる。この組成物はまた、他の農学的に活性な薬剤を含んでいてもよい。
他の局面において、本発明は、WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積を必要とする状態にある植物に、そのWRKYファミリーに属する遺伝子の迅速な蓄積を誘導させる方法を提供する。この方法は、1)上記植物に本発明の化合物を提供する工程、を包含する。
好ましくは、上記化合物は、下記構造式:
(WAF−1)
を有する。
好ましい実施形態において、上記WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積を必要とする状態は、ストレスに対する迅速な(例えば、30分以内、より好ましくは15分以内の)応答を必要とする状態であり得る。
好ましい実施形態において、上記WRKYファミリーに属する遺伝子の迅速な蓄積を誘導させることにより、傷害抵抗性、虫害抵抗性、病害抵抗性および過敏感細胞死に対する抵抗性が上記植物に付与され得る。
上記方法において、好ましくは、WRKYファミリーに属する遺伝子は、WIZZまたはTIZZであり得る。好ましい遺伝子は、処置される植物種によって変動し得る。
好ましくは、本発明の化合物は、WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積が必要な状態になった直後に前記植物に付与される。付与の方法は、種々の方法が考えられ、例えば、直接噴霧などが挙げられる。
別の局面において、本発明は、WRKYファミリーに属する遺伝子の発現を調節するための組成物を提供する。この組成物は、本発明の化合物を含有する。この組成物はさらに、農学的に受容可能な物質(例えば、賦形剤など)を含むことができる。この組成物はまた、他の農学的に活性な薬剤を含んでいてもよい。
さらに別の局面において、本発明は、植物の伸長成長または肥大成長を促進するための組成物を提供する。
なお別の局面において、本発明は、植物の伸長成長を阻害するための組成物を提供する。
さらなる局面において、本発明は、植物組織の成熟を促進するための組成物を提供する。
なおさらなる局面において、本発明は、植物の開花を調節するための組成物を提供する。
好ましい実施形態において、これらの組成物は、本発明の化合物を含有する。この組成物はさらに、農学的に受容可能な物質(例えば、賦形剤など)を含むことができる。この組成物はまた、他の農学的に活性な薬剤を含んでいてもよい。
好ましくは、本発明の化合物は、ACO遺伝子の迅速な蓄積、ひいてはエチレンの迅速な蓄積を誘導することにより、植物組織の伸長成長または肥大成長の促進、伸長成長の阻害、植物組織の成熟、植物の開花の調節が上記植物に付与され得る。付与の方法は、種々の方法が考えられ、直接噴霧、散布などが挙げられる。
他の局面において、本発明は、植物の伸長成長または肥大成長を促進するための方法を提供する。この方法は、1)上記植物に本発明の化合物を提供する工程、を包含する。
別の局面において、本発明は、植物の伸長成長を阻害するための方法を提供する。この方法は、1)上記植物に本発明の化合物を提供する工程、を包含する。
なお別の局面において、本発明は、植物組織の成熟を促進するための方法を提供する。この方法は、1)上記植物に本発明の化合物を提供する工程、を包含する。
さらに別の局面において、本発明は、植物の開花を調節するための方法を提供する。この方法は、1)上記植物に本発明の化合物を提供する工程、を包含する。
好ましい実施形態では、上記化合物は、本明細書において上記に説明される好ましい置換基を有する化合物であり得る。上記化合物は、本明細書の好ましい実施形態において、生理学的に受容可能な組成物の形態(例えば、農学的組成物)を採り得る。本発明はまた、このような方法で得られた植物にも関する。そのような植物は当該分野において周知の技術により得ることができる。例えば、そのような植物は、本発明の組成物をある植物にスプレーなどで付与することにより得ることができる。
1つの局面において、本発明は、植物体、植物器官もしくは植物組織、または植物細胞の成長(増殖)、分化または再生を調節するための培地を提供する。この培地は、本発明の化合物を含有する。この培地はさらに、他の通常の細胞培養、植物組織培養などにおいて用いられる成分を含むことができる。この培地はまた、農学的に受容可能な物質(例えば、賦形剤など)を含んでいてもよい。
以下に、実施例に基づいて本発明を説明するが、以下の実施例は、例示の目的のみに提供される。従って、本発明の範囲は、実施例のみに限定されるものではなく、請求の範囲によってのみ限定される。
実施例
(実施例1:タバコにおけるWIPK活性化因子の単離および精製)
(植物材料)
タバコモザイクウイルス(TMV)に感染したタバコ葉を本実施例では材料として用いてWIPK活性化因子の単離を行った。WIPKがTMV感染したタバコ葉において劇的に活性化されることが知られていたからである。
二ヶ月齢のタバコ(Nicotiana tabacum cv.Samsun NN)植物体の上位健全葉を切り取り、その表皮に炭化珪素粉末(商品名カーボランダム、Kishida Chemical Co.、Osaka,Japan)を塗布し、その上から10μg/ml TMVを含む10mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.0)を擦り付けることによってTMVを接種した。感染を成立させるために室温でこの健全葉を30分間静置後、水道水でカーボランダムを洗い除き、風乾後、湿った濾紙を敷いた透明プラスチック箱に入れ、30℃で40時間培養し、その後20℃で6時間培養した。
培養中の光条件は、白色蛍光灯(約6000ルクス)の連続照射であった。培養後の接種葉は、液体窒素で凍結させ、直ちに精製の材料として使用した。
(WIPK活性化因子の精製)
植物材料を粉砕器(商品名Polytron,Kinematica,Switzerland)に入れ、4倍量(すなわち、1gの材料に対して4ml)の冷80%(v/v)アセトンとともに、細かくなるまで磨砕し、磨砕液を4℃で2時間静置することにより抽出した。抽出液を濾紙(Toyo Roshi Kaisha,Ltd.Japan)を通して濾過した。濾過後の残渣を少量の80%(v/v)アセトンで洗い、先の濾液と併せて減圧下で35℃にて水相になるまで濃縮した。得られた水相を塩酸でpH3.0に調整し、等量の酢酸エチルで3回抽出した。得られた酢酸エチル相を等量の5%(w/v)重炭酸ナトリウムで2回抽出した後に、上層の酢酸エチル相を無水硫酸ナトリウムで脱水し、減圧下で35℃にて乾固するまで濃縮した。
乾固物を少量の10%(v/v)酢酸エチルを含むヘキサンに溶解し、溶解物をシリカゲル(Wakogel C−200、Wako Pure Chemical,Osaka,Japan)を充填したカラム(3cm内径、長さ50cm)に添加した。溶媒系は酢酸エチル/ヘキサンの混合液を使用し、最初にヘキサン・酢酸エチル混合液中の酢酸エチル濃度が10%(v/v)の混合液を流し、次に酢酸エチル濃度が20%(v/v)を流し、以降酢酸エチル濃度を10%ずつ段階的に上昇させた。1回につき900mlの混合液を流した。得られた各々の溶出画分を減圧下で35℃にて乾固するまで濃縮し、各々の乾固物を10mlの酢酸エチルに溶解させ、そのうちの一部(3μl、30μl、100μl、および300μl)をWIPKの誘導活性アッセイに供した。
WIPK誘導活性アッセイは、以下のように行った。内径3cmのガラス製ペトリ皿に濾紙を敷き、その上にアッセイに供する試験液を添加し窒素ガス流下で有機溶媒を留去した後、1mlの10mM Mes−NaOH(pH5.6)を加え、その上からタバコ葉から打ち抜いたリーフディスク(直径9mm)を一枚のペトリ皿あたり3枚載せ、24℃で培養した。2時間後、ディスクを回収し、直ちに液体窒素で凍結し、WIPK活性測定に用いた。WIPKの活性測定は、Seo et al.(1999)Plant Cell 11,289−291に従って行った。簡潔には、以下のとおりである。
50μgの粗タンパク質と抗WIPK抗体とを反応させ、得られた免疫複合体中のWIPKのミエリン塩基性タンパク質リン酸化活性を測定した。
ヘキサン中の酢酸エチル濃度が60%(v/v)から80%(v/v)の画分にWIPK活性が検出されたことから、これらの画分を併せ、減圧下で35℃にて乾固するまで濃縮した。得られた乾固物を少量の10%(v/v)メタノールを含む水に溶解し、溶解物を逆相型の固相抽出カラムカートリッジ(C18 Sep−Pak、Waters,USA)に添加した。溶媒系はメタノール/水の混合液を使用し、最初に水中のメタノール溶液が10%(v/v)の混合液を流し、次いで、メタノールが20%の溶液を流し、以降、メタノール濃度を10%(v/v)ずつ段階的に上昇させて溶出した。1回につき、10mlの混合液を流した。得られた各々の溶出画分を減圧下で35℃にて乾固するまで濃縮し、各々の乾固物を10mlのメタノールに溶解させ、そのうちの一部(3μl、30μl、100μlおよび300μl)をWIPK誘導活性アッセイに供した。アッセイ手順は上記のとおりであった。
水・メタノールの混合液中のメタノール濃度が80%(v/v)画分に活性が検出されたことから、この画分を減圧下で35℃にて乾固するまで濃縮した。得られた乾固物を少量の移動相(メタノール:水=4:1、v/v)に溶解し、溶解物を逆相高速液体クロマトグラフィー(HPLC)カラム(LiChrospher100RP−18,5μm particle size、4mm ID by 25−cm long、Hewlett Packard)を装着したHPLCに注入した。溶媒系は先の移動相を用い、流速1ml/分で流し、254nmの固定波長で紫外吸収をモニター測定した。注入後0.1分から溶出液を3mlずつ合計90画分採取した。各々の画分を減圧下で35℃にて乾固するまで濃縮し、各々の乾固物を10mlのメタノールに溶解させ、そのうちの一部(3μl、30μl、100μlおよび300μl)をWIPK誘導活性アッセイに供した。アッセイ手順は上記のとおりであった。
12.1分から15.1分に溶出されてきた画分に活性が検出されたことから、この画分をさらに先のHPLCカラムで分画した。溶媒系はアセトニトリル:水=3:2(v/v)を用い、流速1ml/minで流し、254nmの固定波長で紫外吸収をモニター測定した。保持時間14.6分のピークに活性が見出されたことから、このピークを回収した(図1)。
このピークを単離されたWIPK活性化因子として以後のアッセイに用いた。
(実施例2:単離物質の生物学的活性アッセイ)
単離した物質は、ジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解し、適切な濃度になるように10mM Mes−NaOH(pH5.6)で希釈した。アッセイにおいて用いた場合、DMSO濃度が0.1%を超えないようにした。50日齢のタバコ(Nicotiana tabacum cv.Samsun NN)植物体の上位健全葉を葉柄部から切り取り、直ちに各濃度の単離された活性物質を含む10mM Mes−NaOH(pH5.6)溶液を加えた試験管に置き、24℃で培養した。対照区として、活性物質を含まない10mM Mes−NaOH(pH5.6)のみを用いた。一定時間後、葉を回収し、直ちに液体窒素で凍結し、WIPK活性測定を行ったか、またはノーザンブロット分析のためにRNA抽出を行った。WIPK活性測定、RNA抽出およびノーザンブロット分析は、Seo et al.(1999)Plant Cell 11,289−291に従って行った。WIPK活性については、葉の葉柄部から示される濃度の単離された化合物を被験体に吸わせ、15分後にWIPK活性を測定した。対照区として緩衝液のみを吸わせた。また、別の対照区(健全葉)として、タバコ植物体から葉を切り取り、直ちにWIPK活性測定に供した。プロテイナーゼインヒビターII(PI−II)、塩基性PR−1、塩基性PR−2およびACOについては、葉の葉柄部から示される濃度の単離された化合物を被験体に吸わせ、一定時間後にPI−II遺伝子、塩基性PR−1遺伝子、塩基性PR−2遺伝子およびACOをコードする遺伝子の転写産物量を測定した。対照区として緩衝液のみを吸わせた。簡潔には、以下のとおりである。
20μgの全RNAを含むナイロン膜と、タバコPI−II遺伝子、塩基性PR−1遺伝子、塩基性PR−2遺伝子およびACOをコードする遺伝子の32Pで放射標識したcDNAとの間で核酸雑種形成反応を行った。反応後の膜は、洗浄後X線フィルムに露光させた。
(単離物質のJAおよびSA蓄積に対する効果)
合成物質による塩基性感染特異的タンパク質遺伝子(PR−1およびPR−2)およびプロテインインヒビターII遺伝子の誘導が、JAまたはSAを介して生じるかどうかを評価するために、100nMまたは1μMのWAF−1、水を葉柄部からタバコリーフに吸わせ、24℃で培養し、JAの内的レベルを測定した。
(合成物質のエチレン蓄積に対する効果)
エチレンは、タバコ植物の塩基性PRタンパク質の誘導においてシグナルとして働くことから、合成物質のエチレン蓄積に対する効果を評価するために、上記と同様に外的にWAF−1をタバコリーフに与え、エチレンの放出を測定した。
(結果)
(WIPK活性の誘導に対する単離物質の効果)
図2Aに示す各濃度の単離物質を葉柄部から葉にわたって与え、15分後のWIPK活性を測定したところ、いずれの濃度処理においても、WIPK活性の誘導が観察された。対照区処理においては、活性はほとんど観察されなかった。
次に、ある濃度(1nM、5nMおよび10nM)の天然の単離物質またはコントロールとしての水を上述のように葉柄部から葉にわたって与え、5分後、15分後および30分後のWIPK活性(MBPリン酸化活性)を測定した。その結果、図2Bに示すように、WIPK活性の誘導は、5分後にすでに観察され、15分後にすでに最大に活性化され、30分後においても最大の活性が保持されていることが分かった。
(プロテイナーゼインヒビターII遺伝子、塩基性PR−1遺伝子、塩基性PR−2遺伝子およびACOをコードする遺伝子の発現誘導に対する単離物質の効果)
図3に示す濃度の単離物質を葉柄部から葉にわたって与え、2、6および16時間後のプロテイナーゼインヒビターII遺伝子の転写産物の蓄積を調べたところ、16時間の処理において、転写産物の蓄積が検出された。この量は、対照区における蓄積に比較して顕著に多かった。プロテイナーゼインヒビターII、塩基性PR−1、塩基性PR−2およびACOの蓄積は、この活性物質が傷害誘導の1つのシグナル伝達物質として作用することを示唆する。
(単離物質のJAおよびSA蓄積に対する効果)
100nMのWAF−1または1μMのWAF−1で処理したリーフ中のJAの量およびSAの量は、3、6、12または24時間培養しても、水で処理したリーフ中のJAのレベルおよびSAのレベルと等しかった(データは示さず)。このことにより、外的なWAF−1は、内的なJAの増加も、SAの増加も誘導しないことが示唆された。
(単離物質のエチレン蓄積に対する効果)
これらの結果、100nMのWAF−1および1μMのWAF−1で処理したリーフから放出されたエチレンのレベルは、水で処理したリーフと比較して、それぞれ1.2倍および1.4倍高かった。結果を図11に示す。
(実施例3:WIPK活性化因子の同定)
上記WIPK活性化因子をNMRおよびMSを用いて解析した。NMRには、JEOL JNM−A600(日本電子、東京、日本)を用いた。MS分析は、Automass JMS−AM SUN(日本電子、東京、日本)にてEIモード(70eV)で行った。
Hおよび13C NMRを、PFG−DQFCOSY、PFG−HMQCおよびPFG−HMBCのスペクトルデータの解析により帰属した。サンプルの量が少なかったことから、13C NMRスペクトルは測定できなかった。従って、13C NMRの化学シフト値は、2Dスペクトルデータより判定し、PFG−HMBCスペクトルデータおよび関連するラブダンジテルペノイドについて報告されたデータとの比較により帰属した(「第4版 実験化学講座6 NMR」日本化学会編、丸善、pp99−176、Phytochemistry 40,1213,1995、Phytochemistry 27,624,1988)。
結果を以下の表に表す。
上記の結果、本発明において単離された活性物質の構造は、
(WAF−1)
であると推定された。
(実施例4:SIPK活性化活性の確認)
上記のWIPK活性化因子を用いてサリチル酸誘導プロテインキナーゼ(SIPK)が活性化されるかどうかを検討した。
活性物質として、実施例1で単離した物質を標品として用いた。単離した物質は、ジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解し、適切な濃度(0.3ng/ml、1.5ng/mlおよび3ng/ml)になるように10mM Mes−NaOH(pH5.6)で希釈した。アッセイにおいて用いた場合、DMSO濃度が0.1%を超えないようにした。50日齢のタバコ(Nicotiana tabacum cv.Samsun NN)植物体の上位健全葉を葉柄部から切り取り、直ちに各濃度の単離された活性物質を含む10mM Mes−NaOH(pH5.6)溶液を加えた試験管に置き、24℃で培養した。対照区として、活性物質を含まない10mM Mes−NaOH(pH5.6)のみを用いた。一定時間後、葉を回収し、直ちに液体窒素で凍結し、SIPK活性測定を行った。SIPK活性測定は、以下のように行った。
50μgの粗タンパク質と抗SIPK抗体とを反応させ、得られた免疫複合体中のSIPKのミエリン塩基性タンパク質(MBP)リン酸化活性を測定した。
(結果)
(SIPK活性の誘導に対する単離物質の効果)
図4に示す各濃度の単離物質を葉柄部から葉にわたって与え、15分後のSIPK活性を測定したところ、いずれの濃度処理においても、SIPK活性の誘導が観察された。対照区処理においては、活性はほとんど観察されなかった。
従って、WIPK活性を誘導する単離物質は、SIPK活性をも誘導する活性を有することが明らかになった。
次に、ある濃度(1nM、5nMおよび10nM)の天然の単離物質またはコントロールとしての水を上述のように葉柄部から葉にわたって与え、5分後、15分後および30分後のSIPK活性(MBPリン酸化活性)を測定した。その結果、図2Bに示すように、SIPK活性の誘導もまたWIPK活性の誘導と同様、15分後にすでに最大に活性化されていることが分かった。
従って、WIPK活性を誘導する単離物質は、非常に迅速な機構でおそらく共通の機構でWIPK活性を誘導する活性とSIPK活性を誘導する活性とを有することが示された。
(実施例5:WIPK活性化因子の合成および合成物質の効果の確認)
次に、上で構造式を有する物質がWIPK活性化活性を有するかどうかを確認するために、同じ構造を有する化合物を合成した。合成スキームを以下に示す。
(中間体2A)
以下の構造式を有する市販のスクラレオリド(sclareolide:
(5.0g 20.0mmol)を無水EtO(150mL)に溶解し、MeLiの1.14M EtO溶液(19.3mL,22.0mmol)を、窒素気流中氷冷攪拌下、10−15分かけて滴下する。同温にて30分間攪拌後、10%HSO(25mL)を加えて5分間撹拌し、反応混合物をEtOで抽出する。有機層を1%NaOH水溶液、水、飽和食塩水で順次洗浄し、NaSOで乾燥する。減圧下溶媒を留去、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、ヘキサン−EtO(3:2)溶出部より中間体2A(4.8g,90%)を得た(無色針状晶であり、mp(融点)64−65℃(ヘキサン))。
H−NMR δH(300MHz)0.79(2x3H,s),0.88(3H,s),1.11(3H,s,>C(OH)CH),2.20(3H,s,−C(O)CH3),2.44(1H,dd,J=17.5 and 4.4Hz,11−H),2.54(1H,dd,J=17.5 and 5.6Hz,11−H)。
13C−NMR δC(75MHz)15.62,18.33,20.55,21.35,23.06,30.23,33.18,33.28,38.26,39.53,41.69,44.56,55.80,55.89,73.08,210.20。
(中間体2A)
(中間体4A)
中間体2A(1.00g,3.75mmol)を無水CHCl(20mL)に溶解し、窒素気流中氷冷攪拌下、m−クロロ過安息香酸(1.43g,8.27mmol)を加え、同温にて1時間、更に、室温で5日間撹拌する。溶媒留去後、残渣を10%KOHのMeOH溶液(12mL)に溶解し、室温にて24時間撹拌する。反応混合物をEtOで抽出、EtO層を飽和NaHCO3水溶液、水、飽和食塩水で順次洗浄し、NaSOで乾燥する。減圧下溶媒を留去、残渣をフラシュクロマトグラフィーに付し、ヘキサン−AcOEt(3:1)溶出部より中間体4A(493mg,55%)を得た(無色針状晶、mp118−119℃(EtO−ヘキサン))。
H−NMR δH(300MHz)0.79(2x3H,s),0.88(3H,s),1.35(3H,s,>C(OH)CH),3.91(2H,−CH2−)。
13C−NMR
δC(75MHz)15.03,18.60,20.18,21.62,24.29,33.27,33.55,37.52.40.00,41.69,44.45,55.92,60.50,61.10,75.07。
(中間体4A)
(中間体5A)
中間体4A(199mg,0.829mmol)、N−メチルモルホリンN−オキシド(292mg,2.50mmol)、および4Åモレキュラーシーブ(524mg)を無水CHCl(5mL)に懸濁し、窒素気流中氷冷攪拌下、過ルテニウム酸テトラプロピルアンモニウム(29mg,0.083mmol)を加え、同温にて10分間、更に室温で25分間撹拌する。反応混合物にEt2O(20mL)を加えて攪拌後、シリカゲルにて濾過する。濾液を濃縮後、フラシュクロマトグラフィーに付し、ヘキサン−EtO(10:1)溶出部より中間体5A(126mg,64%)を得た(無色ワックス状固体)。
H−NMR δH(300MHz)0.84(3H,s),0.90(3H,s),1.12(3H,s),1.39(3H,s,>C(OH)CH3),2.08(1H,d,J1.4Hz,9−H),10.03(1H,d,J1.4Hz,−CHO)。
13C−NMR δC(75MHz)17.53,18.14,19.85,21.33,25.28,33.22,33.30,37.34,39.77,41.59,42.67,55.14,71.26,72.77,208.16。
(中間体5A)
を得た。
(中間体6A)
NaNH(30.5mg,0.781mmol)を無水THF(4.1mL)に懸濁し、窒素気流中氷冷攪拌下、3−エトキシカルボニル−2−メチル−プロプ−2−エニルホスホネート(0.20mL,0.824mmol)を滴下、
同温にて20分間撹拌する。反応混合物を−78℃に冷却後、中間体5A(61.1mg,0.256mmol)のTHF(4.1mL)溶液を滴下、−50℃にて41時間撹拌後室温に戻し、水を加え、EtOで抽出する。EtO層を、水、飽和食塩水で順次洗浄し、NaSOで乾燥する。減圧下溶媒を留去、残渣をフラシュクロマトグラフィーに付し、ヘキサン−AcOEt(10:1)溶出部より6Acと6Adとの混合物(24mg)、および中間体6Aaと6Abとの混合物(64mg)を得た。中間体6Aaと6Abとの混合物については高速液体クロマトグラフィー[溶出溶媒:ヘキサン−AcOEt(5:1)、溶出速度:10mL/分]に付し、中間体6Aa(8.9mg,10%)および6Ab(52mg,59%)を得た。一方、6Acと6Adとの混合物については、さらにフラシュクロマトグラフィーに付し、ヘキサン−AcOEt(10:1)溶出部より6Ad(4.7mg,5.3%)と6Ac(17mg,19%)を得た。
以下に6Aa〜6Adの各中間体についての測定データを示す。
(中間体6Aa)
無色ワックス状固体
H−NMR δH(300MHz)0.84(3H,s),0.89(3H,s),0.96(3H,s),1.23(3H,s,17−H3),1.28(3H,t,J7.1Hz,−OCH−CH),2.30(3H,d,J1.0Hz,16−H3),4.17(2H,q,J7.1Hz,−OCH−CH),5.74(1H,s,14−H),6.12(1H,dd,J15.4and9.5Hz,11−H),6.22(1H,d,J15.4Hz,12−H)。
13C−NMR δC(75MHz)14.07,14.33,15.98,21.59,25.23 and 33.38(C−16,−17,−18,−19 and −20,and−OCH−CH),18.40,20.09,40.96,41.88and42.33(C−1,−2,−3,−6 and −7),33.32 and 37.84(C−4 and −10),55.74 and 66.48(C−5 and −9),59.72(−OCH−CH),72.21(C−8),119.07,133.02 and 138.77(C−11,−12 and −14),151.35(C−13),167.11(C−15)。
(中間体6Ab)
無色粘稠油状物
H−NMR δH(300MHz)0.82(3H,s),0.89(3H,s),0.95(3H,s),1.22(3H,s,17−H3),1.27(3H,t,J7.1Hz,−OCH−CH),2.02(3H,d,J1.0Hz,16−H3),4.16(2H,q,J7.1Hz,−OCH−CH),5.66(1H,s,14−H),6.10(1H,dd,J15.7 and 10.3Hz,11−H),7.58(1H,d,J15.7Hz,12−H)。
13C−NMR δC(75MHz)14.32,16.02,21.33,21.59,25.01 and 33.39(C−16,−17,−18,−19and−20,and−OCH−CH),18.40,20.14,40.91,41.89 and 42.64(C−1,−2,−3,−6 and−7),33.31 and 37.82(C−4 and −10),55.69and66.62(C−5 and −9),59.73(−OCH−CH),72.21(C−8),117.01,132.93 and 134.29(C−11,−12 and −14),150.07(C−13),166.15(C−15)。
(中間体6Ac)
無色針状晶 mp 123−126℃(ヘキサン)
H−NMR δH(300MHz)0.86(3H,s),0.89(3H,s),1.04(3H,s),1.07(3H,s),1.28(3H,t,J7.1Hz,−OCH−CH),2.31(3H,d,J1.0Hz,16−H3),4.17(2H,q,J7.1Hz,−OCH−CH),5.71(1H,s,14−H),6.05(1H,d,J15.6Hz,12−H),6.28(1H,dd,J15.6 and 10.0Hz,11−H)。 13C−NMR δC(75MHz)14.11,14.35,16.01,21.80,31.62 and 33.53(C−16,−17,−18,−19and−20,and−OCH−CH),18.20,18.31,40.75,42.01 and 42.39(C−1,−2,−3,−6 and −7),33.43 and 38.25(C−4 and −10),55.57 and 63.65(C−5 and −9),59.61(−OCH−CH),72.27(C−8),118.08,134.66 and 137.38(C−11,−12 and −14),152.26(C−13),167.27(C−15)。
(中間体6Ad)
無色針状晶 mp115−117℃(ヘキサン)
H−NMR δH(300MHz)0.86(3H,s),0.88(3H,s),1.06(3H,s),1.07(3H,s),1.28(3H,t,J7.1Hz,−OCH−CH),2.03(3H,d,J1.1Hz,16−H3),4.16(2H,q,J7.1Hz,−OCH−CH),5.63(1H,s,14−H),6.28(1H,dd,J15.9and10.1Hz,11−H),7.52(1H,d,J15.9Hz,12−H)。
13C−NMR δC(75MHz)14.33,16.07,21.30,21.79,31.69 and 33.52(C−16,−17,−18,−19and−20,and−OCH−CH),18.20,18.32,40.63,41.98and42.41(C−1,−2,−3,−6 and −7),33.41 and 38.14(C−4 and −10),55.50 and 63.67(C−5 and −9),59.56(−OCH−CH),72.38(C−8),115.97,131.57 and 136.17(C−11,−12 and −14),151.03(C−13),166.40(C−15)。
(WAF−1の合成)
次に、上記の化合物のうち、
(中間体6Aa)
(10mg,0.029mmol)を無水CHCl(0.5mL)に溶解し、窒素気流中−78℃にて攪拌下、ジイソブチルアルミニウムヒドリドの1.0MCHCl溶液(0.20mL,0.20mmol)を滴下する。同温にて30分間攪拌後、冷媒を取り去り、室温に戻しつつ30分間攪拌する。氷冷下、反応混合物にAcOEt(0.5mL)、CHCl(5mL)、酒石酸カリウムナトリウムの0.5M水溶液(1.1mL)加え、室温にて15分間攪拌し、Etで抽出する。有機層を、水、飽和食塩水で順次洗浄し、NaSOで乾燥する。減圧下溶媒を留去、残渣をフラシュクロマトグラフィーに付し、ヘキサン−AcOEt(1:1)溶出部よりWAF−1(9.0mg,100%)を得る(無色粘稠油状物)。
H−NMR δH(600MHz)0.82(3H,s,19−H3),0.85(1H,m,1a−H),0.88(3H,s,18−H3),0.93(1H,m,5−H),0.94(3H,s,20−H3),1.13(1H,m,3a−H),1.20(3H,s,17−H3),1.32(1H,m,6b−H),1.38(1H,m,1b−H),1.38(1H,m,2a−H),1.38(1H,m,3b−H),1.48(1H,ddd,J12.7,12.7 and 3.3Hz,7a−H),1.56(1H,m,2b−H),1.69(1H,m,6a−H),1.83(1H,d,J10.3Hz,9−H),1.83(3H,s,16−H3),1.92(1H,ddd,J12.7,3.1and3.1Hz,7a−H),4.29(2H,d,J6.8Hz,15−H2),5.64(1H,t,J6.8Hz,14−H),5.69(1H,dd,J15.6 and 10.3Hz,11−H),6.19(1H,d,J15.6Hz,12−H)。
13C−NMR δC(150MHz)12.85(C−16),15.92(C−20),18.44(C−2),20.07(C−6),21.60(C−19),25.23(C−17),33.32(C−4),33.40(C−18),37.66(C−10),40.91(C−1),41.95(C−3),42.03(C−7),55.84(C−5),59.31(C−15),66.38(C−9),72.00(C−8),125.71(C−11),129.46(C−14),135.94(C−13),139.44(C−12)。
EI−MS m/z288(M−HO,68%),177(100),133(60),109(68),95(66),81(73),69(97),43(63).HR−EI−MSm/z[M−HO]:測定値,288.2453.C2032Oについての計算値,288.2455。
(WAF−1)
ここで、この化合物は、天然物と同じ構造を有していることが確認された。
(合成物質のWIPK活性化活性の確認)
このようにして合成した合成物質を用いて、実施例1に記載されるようなWIPK活性測定試験を行った。結果を図5に示す。
(合成物質のSIPK活性化活性の確認)
このようにして合成した合成物質を用いて、実施例4に記載されるようなSIPK活性測定試験を行った。結果を図6に示す。
(天然物質のWIPKおよびSIPK活性の確認)
天然の単離物質を用いて10pM、100pM、1nMおよび100nMの濃度の標品を調製し、これらの天然品または水をタバコリーフディスクに浸透させ、処理後30分後にサンプリングして、上述と同様のWIPKおよびSIPKのMBPリン酸化活性測定を行った。結果を図7に示す。
(結果)
これらの結果、天然の単離物質は、10pMより高い濃度でWIPKおよびSIPKの活性化が顕著になり、100pMと1nMとの間の濃度で最大に達するようである。合成のWAF−1も同様の様相を示した。
従って、効果を奏する濃度の面からも合成品が天然の単離物質と同一であることが確認された。
(実施例6:TMV感染後および傷害後の活性物質の内生量の蓄積)
次に、TMV感染後および傷害後の本発明の活性物質の内生量の蓄積を確かめた。
(活性物質の定量法)
2gの葉組織を20mlの冷80%(v/v)メタノールでポリトロン中で摩砕し、4℃で1時間静置することで抽出した。抽出液を10,000×gで10分間遠心分離した。沈殿物を10mlの冷80%(v/v)メタノールに懸濁し、さらに10,000×gで10分間遠心分離し、上清を回収した。得られた2つの上清を回収し、35℃で減圧下でロータリーエバポレーターを用いて水相になるまで濃縮した。得られた水相を1Mのリン酸緩衝液でpH7.5に調整し、等量の酢酸エチルで3回分画した。上清の酢酸エチル層を無水硫酸ナトリウムで脱水後、35℃で減圧下でロータリーエバポレーターを用いて乾固するまで濃縮した。乾固物を3mlの80%(v/v)メタノールに溶解し、予め80%(v/v)メタノールで平衡化させたC18 Sep−Pakカートリッジカラム(Waters、米国)に通した。素通り画分を回収し、35℃で減圧下でロータリーエバポレーターを用いて乾固するまで濃縮した。濃縮した残渣を80%(v/v)に溶解し、溶液を高速液体クロマトグラフィー(LiChrospher 100RP−18,5−μm粒子径、4mm内径、25cm長、HewlettPackard)にかけた。溶出をメタノール溶液(メタノール:水=4:1)(v/v)で流速1ml/分で行った。保持時間で11分から16.5分の間に溶出してきた液を回収した。この溶出液を乾固するまで濃縮し、得られた残渣を200μlのアセトニトリル溶液(アセトニトリル:水=9:8(v/v))に溶解し、その10分の1量を、上述した高速液体クロマトグラフィーカラムにかけた。溶出は、アセトニトリル溶液(アセトニトリル:水=9:8(v/v))で流速1ml/分で行った。また、238nmの一定波長で紫外線吸収をモニターしてWAF−1を検出した。抽出および精製操作における活性物質の回収率を求めるために、内部標準物質として300ngのラブダンa(labdane a)を抽出操作の最初の過程で加えた。
活性物質およびラブダンaの保持時間は、それぞれ、24.5分および29.5分であった。活性物質の内生量は、既知量の活性物質から作成した検量線から算出した。すべてのデータは、抽出および精製操作における活性物質の回収率(65%〜75%)に基づいた損失に対して補正して求めた。
なお、ラブダンaは、以下のように生成した。具体的には、中間体6Acをジイソブチルアルミニウムヒドリドで還元して得た。
図7にタバコから単離した本発明の化合物の検量線作成のためのデータを示す。上述したように、検量線作成のための実験では、タバコのリーフディスクを水または各濃度の天然品を浸透させ、処理後30分でサンプリングし、WIPKおよびSIPKのMBPリン酸化活性測定を上記のように行った。
なお、ラブダンaは活性物質の合成過程で得られた産物であり、活性物質と非常に良く似たクロマトグラフィー挙動を示す。また、ラブダンaは、タバコ植物体には存在しない。これらのことから、ラブダンaを内部標準物質として使用した。
(20℃から30℃に移した後の本発明の活性物質の内生量蓄積)
タバコ葉にTMV(10μg/ml)または緩衝液(擬似接種(mock))を接種した。接種後、接種葉から直径3cmのリーフディスクを打ち抜き、蒸留水で湿らせた濾紙を敷いた透明プラスチック箱に置き、その箱を30℃の恒温装置で48時間培養した後、過敏感反応を誘導するために20℃の恒温装置に移し変えて、経時的にディスクをサンプリングし、活性物質の定量に用いた。
図8Aに結果を示す。単位は、葉1g新鮮重あたりのng(ナノグラム)活性物質を表した。各データは3つのサンプルを用いた3連の測定の平均±標準偏差を示す。
(20℃で培養開始後の本発明の活性物質の内生量蓄積)
タバコ葉にTMV(2μg/ml)または緩衝液(擬似接種)を接種した。接種後、接種葉から直径3cmのリーフディスクを打ち抜き、蒸留水で湿らせた濾紙を敷いた透明プラスチック箱に置き、その箱を20℃の恒温装置で培養し、経時的にディスクをサンプリングし、活性物質の定量に用いた。図8Bに結果を示す。単位は、葉1g新鮮重あたりのng(ナノグラム)活性物質を表した。各データは3つのサンプルを用いた3連の測定の平均±標準偏差を示す。
(傷害後の活性物質の内生量の蓄積)
タバコ葉を剃刀を使って約5mm角の大きさに切断した。切断後、経時的に葉片をサンプリングし、活性物質の定量に用いた。図9に結果を示す。単位は、葉1g新鮮重あたりのng(ナノグラム)活性物質を表した。各データは3つのサンプルを用いた3連の測定の平均±標準偏差を示す。
(結果および考察)
WIPK活性化物質は、過敏感反応が誘導されているタバコ葉から単離された物質である。過敏感反応は、病原体に感染した植物の感染部位が積極的に死ぬことによって病原体を封じ込め、結果として壊死病斑ができ、未感染部位への感染の拡散を阻止する、植物の病害抵抗性反応の典型例である。この過敏感反応には、植物が病原体に対応する抵抗性遺伝子の関与が示唆されており、例えば、タバコのTMVに対する抵抗性の場合、そのような例としてはTMV抵抗性遺伝子Nが挙げられる。
WIPKは、TMV感染に対する過敏感反応の初期に活性化されることが知られている。そこで、過敏感反応において、本発明のWIPK活性化物質の含量が変化するかどうかを調べた。N遺伝子を有するタバコのTMV感染に対する過敏感反応は温度感受性であり、28℃以上の温度ではN遺伝子が働かないので過敏感反応が起きない。他方、温度を24℃以下にすると、N遺伝子が働きだし、過敏感反応が生じる。この性質を利用して、本実施例においてSamsun NNタバコ(N遺伝子を有する)のTMV感染葉を30℃で培養した後、20℃に移してやることで過敏感反応を誘導させた。
30℃で48時間培養したTMV接種葉を20℃に移すと、WIPK活性化物質の含量は移して図8Aに示すように3時間目から増加し始め、24時間目に最大に達した。この物質の含量は、0時間目には43±9ng/g新鮮重量(FW)であったが、24時間目には、189±45ng/gFWであった。この最初の増加は、WIPKの活性化(20℃へ移して4時間目に起こり始める)と壊死病斑の出現(20℃に移して8時間目に起きる)の前に起こった。擬似接種葉ではそのような増加は生じなかった(図8A)。
TMV接種葉を接種直後から20℃で培養し続けた場合も同様に、WIPK活性化物質の含量の増加が観察された(図8B;接種直後で26±6ng/gFWであり、48時間後には126±22ng/gFWであった)。含量の増加は、壊死病斑が現れる30から32時間後よりも早い24時間目に見られた。また、WIPK活性化物質の含量の一過的な増加が20℃で培養し続けた擬似接種葉で観察された。これは、物理的傷が本発明の物質の生体内含量の増加を引き起こすことを示す。
そこで、傷によってWIPK活性化物質の増加が起こるのかどうかを確かめるために葉に物理的に傷つけ、その後のその物質の量的変動をモニターした。その結果、図9に示されるように、WIPK活性化物質の含量は、傷後30分で1.3倍(健常植物の葉では24ng/gFWであり、30分後には32±4ng/gFWであった)になり、180分で約3倍近く(60±7ng/gFW)に増加した。このことは、WIPK活性化物質が物理的なストレスにも即時に応答することを示す。
(実施例7:WAF−1の転写因子調節)
次に、HRシグナル伝達経路および傷シグナル伝達経路におけるWAF−1の役割をさらに明らかにするために、HRおよび傷で誘導される遺伝子のセットの発現に対するWAF−1の効果を調べた。
その結果、本発明者らは、WRKY型転写因子をコードするタバコのWIZZ遺伝子をWAF−1が活性化することを見出した。その結果を以下に示す。
WIZZは、その発現が傷を受けた10分後に誘導される因子であり(Hara K.,et al.,MGG,263,30(2000))、TMV壊死病斑が現れる前に現れることが知られる(Yoda H,et al.MGG 267,154(2002))。
WIZZの転写物の発現の、本発明のWAF−1での刺激後の推移を、以下の方法を用いて確認した。タバコ葉から打ち抜いたリーフディスクに1nMのWAF−1液あるいは水を浸透させ、浸透後30分でそのディスクを回収し、全RNA抽出に用いた。全RNA抽出は、Seo et al.Plant Cell1999,11,289−299に記載されている方法に従った。単離した全RNAを上記の文献に従ってRNAゲルブロッティング分析に供した。プローブとして、WIZZ cDNAの877から1211に相当する配列(335bp)を増幅した断片を用いた。また、内部標準プローブとして、アクチンcDNA(Seo et al.2000 12,917−932に記載)を用いた。RNAゲルブロット膜は、1レーンあたり20μgの全RNAを含む。
その結果、図10に示されるように、WIZZ転写物のレベルは、WAF−1をしみこませたリーフディスクの方が、水をしみこませたリーフディスクよりも高かった。このことは、外的に供給されたWAF−1によって、WIZZの発現が増強したことを示す。したがって、本発明のWAF−1は、ストレス後すぐの迅速な応答を調節する役割を有することが示された。
内的なWAF−1のレベルが、壊死病斑の出現前に増加するという事実は、WAF−1の蓄積が、TMV感染タバコにおける過敏感細胞死の初期事象であることを示す。WIZZ遺伝子発現のWAF−1による誘導は、WIPKおよびSIPKの活性化により媒介されるようである。実際、AtMPK3およびAtMPK6は、ArabidopsisのWIPKおよびSIPKのそれぞれのオルソログにあたるが、それらのそれぞれの活性化は、WPKY転写因子をコードする遺伝子のセットの発現に関与していることが報告されている(Asai T.et al.,Nature 415,977(2002))。従って、WAF−1は、HRシグナルおよび傷シグナルの伝達経路の活性化のためのシグナル化合物であるようである。
ラブダン型ジテルペンは、植物界に広汎に存在するようであるが、その生物学的はほとんど分かっていない。スクラレオール(sclareol)は、以下の構造を有し
(sclareol)
植物に存在する主要なラブダン型ジテルペンである。スクラレオールは上述のように、WAF−1の化学合成の出発物質であるスクラレオリドの密接なアナログであり、本明細書において記載される本発明と関連すると意味で関心がある。
スクラレオールは、種々の薬理学的活性を有する。そのような活性としては、例えば、アポトーシス(Dimas K.,Leukemia Res.25:449(2001))、真菌増殖阻害(Bailey,J.A.et al.Nature 255,328(1975))、および植物生長阻害(Cutler H.G.,et al.,Plant Cell Physiol.18,711(1977))などが挙げられる。スクラレオールはまた、毒性薬物の分泌・排出に関与する、ABCトランスポーターをコードするタバコ遺伝子の発現を誘導する(Jasinski et al.Plant Cell 13,1095(2001))。
興味深いことに、スクラレオールは、Nicotiana glutinosaの葉の表面浸出物の10%を構成する(Bailey,J.A.et al.J.Gen.Microbiol.85、57(1974))。
本発明者らは、次に、タバコ葉を減圧下に置き次いで常圧にもどし、水が浸潤した後に遠心分離を行い、その後上清を回収し、定法に従ってWAF−1の組織内局在を調べた。その結果、傷を受けたタバコ葉の細胞間隙から回収された。従って、このことは、WAF−1が傷を受けた後に細胞間隙に蓄積することを示す。従って、低分子量化合物であるスクラレオールおよびWAF−1は、協同して働き、植物の葉の表面および細胞間隙における天然の防禦機構として働いているようである。
(実施例8:ラブダン型ジテルペノイドによる植物の傷害抵抗性増強の実証)
本発明で得られた活性物質は、昆虫の消化酵素の阻害物質であるプロテイナーゼインヒビターIIをコードする遺伝子の発現を制御することが示された。従って、植物にこの物質を投与し、投与された植物に害虫を与える実験を行った。本実施例では、イネを標的に用いた。この物質をイネに投与した場合、投与していないイネに与えた場合と比べて、生長が抑えられる。
(実施例9:ストレスからの防禦)
本発明で得られた活性物質は、過敏感反応が誘導されたTMV感染タバコから単離された物質であることから、過敏感反応は、植物の感染細胞が積極的に死ぬことによって病原体を封じ込め、病原体の増殖を阻止する、病害抵抗性反応の典型的な例である。上述の実験において、TMVで誘導される過敏感反応において、本発明の物質の内生量は、その反応の初期に増加し始めることが示された。このことは、本発明の物質が過敏感反応に重要な役割を果たしていることを示唆する。
そこで、本実施例では、TMVに感染していないタバコを標的として、本発明の物質を投与した。その後、図12に示された濃度の本発明の物質を投与した植物と、投与していない植物とに、実施例1と同様の条件でTMV刺激を与え、壊死病斑の大きさおよびTMVのコートタンパク質の量を測定した。結果を図12に示す。
(結果)
これらの結果により、本発明の物質を投与した植物は、100pMより高い濃度で壊死病斑の大きさが減少し、用量依存的であることが示された。TMVコートタンパク質の量もまた、減少することが示された。このことは、本発明の物質で処理したタバコリーフにおいてTMVの複製が抑制されたことを示唆する。従って、本発明の物質を投与した植物は、投与していない物質よりもTMVに対して抵抗性が増加していることが示された。従って、本発明の物質は、植物にストレス耐性を付与することが実証された。
(実施例10:WAF−1による植物の肥大成長の促進)
本発明の化合物を与えると、ACOが蓄積されることから、本発明の化合物の肥大成長に対する効果を調べた。
(植物材料)
本実施例では15日齢のシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)、一ヶ月齢のタバコ(Nicotiana tabacum cv.Samsun NN)または20日齢のイネ(Oryza sativa)を植物体を材料として用いた。本発明の化合物は、ジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解し、適切な濃度(300ng/ml、100ng/mlおよび30ng/ml)になるように10mM Mes−NaOH(pH5.6)で希釈した。タバコ植物体およびイネ植物体に、示された濃度で本発明の化合物を含む10mM Mes−NaOHをスプレーで与え、24℃で培養した。対照区として、本発明の化合物を含まない10mM Mes−NaOH(pH5.6)のみを用いた。一定時間後、イネ、シロイヌナズナおよびタバコ植物体の茎部の周囲および地上部の高さを測定した。
(結果)
これらの結果、対照区と比較して、シロイヌナズナやタバコ植物体においては茎部の肥大成長および伸長成長の遅れが、およびイネ植物体においては地上部の伸長が認められた。このことは、本発明の化合物が植物体の肥大成長および伸長成長に関与し、植物体成長の調節に有用であることを示す。
(実施例11:WAF−1の開花に対する影響)
本発明の化合物を与えると、植物組織にエチレンが蓄積されることから、本発明の化合物の開花に対する効果を調べた。
(植物材料)
本実施例では一ヶ月齢のペチュニア植物体を材料として用いた。本発明の化合物は、ジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解し、適切な濃度(300ng/ml、100ng/ml、および30ng/ml)になるように10mM Mes−NaOH(pH5.6)で希釈した。ペチュニア植物体に、示された濃度で本発明の化合物を含む10mM Mes−NaOHをスプレーで与え、24℃で培養した。対照区として、本発明の化合物を含まない10mM Mes−NaOH(pH5.6)のみを用いた。一定時間後、植物体の開花を肉眼で観察した。その後、植物に本発明の化合物を与えるのを中止し、緩衝液のみをスプレーで与えたところ、開花が観察された。
(結果)
これらの結果、対照区と比較して、本発明の化合物を与えたペチュニア植物体において開花の遅れが認められ、化合物の投与を中止したところ、開花が認められた。このことは、本発明の化合物が植物体の開花の調節に有用であることを示す。
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の化合物の単離の際のクロマトグラムを示す。
図2において、図2Aは、WIPK活性の誘導に対する本発明の化合物の効果を示す。葉の葉柄部から示される濃度の単離された化合物を被験体に吸わせ、15分後にWIPK活性を測定した。対照区として緩衝液のみを吸わせた。また、別の対照区(健全葉)として、タバコ植物体から葉を切り取り、直ちにWIPK活性測定に供した。図2Bは、ある濃度(1nM、5nMおよび10nM)の天然の単離物質またはコントロールとしての水を葉柄部から葉にわたって与え、5分後、15分後および30分後のWIPK活性(MBPリン酸化活性)を測定した結果を示す。WIPK活性の誘導は、5分後にすでに観察され、15分後にすでに最大に活性化され、30分後においても最大の活性が保持されていることが分かった。
図3は、PI−II遺伝子の発現誘導に対する本発明の化合物の効果を示す。葉の葉柄部から示される濃度の単離された化合物を被験体に吸わせ、一定時間後にPI−II遺伝子の転写産物量を測定した。対照区として緩衝液のみを吸わせた。
図4は、SIPK活性の誘導に対する本発明の化合物の効果を示す。葉の葉柄部から各濃度の単離された化合物を被験体に吸わせ、15分後にSIPK活性を測定した。対照区として緩衝液のみを吸わせた。また、別の対象区(健全葉)として、タバコ植物体から葉を切り取り、直ちにSIPK活性測定に供した。
図5は、WIPK活性の誘導に対する本発明の合成化合物の効果を示す。MBPは、MBPリン酸化の強度を示す。
図6は、SIPK活性の誘導に対する本発明の合成化合物の効果を示す。MBPは、MBPリン酸化の強度を示す。
図7は、天然の活性物質のWIPKおよびSIPKの活性の検定を示す図である。
図8において、図8Aは、20℃から30℃に移した後の本発明の活性物質の内生量蓄積を示す。図8Bは、20℃で培養開始後の本発明の活性物質の内生量蓄積を示す。
図9は、傷害後の活性物質の内生量の蓄積を示す。
図10は、本発明の化合物によるWIZZ転写物のレベルの誘導を示す図である。WIZZは、本発明の化合物によるWIZZの誘導を示すものであり、Actinは、コントロールとしてアクチンを用いたものを示す。0分でのコントロールと、水またはWAF−1での処理後30分での状況を示す。
図11は、本発明の化合物を与えたタバコリーフのエチレン放出のレベルを示す。
図12において、図12Aは、10pM〜100nMの濃度の本発明の化合物または水をタバコリーフに与えた場合の、壊死病斑の大きさにより示されるTMV感染の防禦に対する効果を示す。図12Bは、100nMの濃度の本発明の化合物または水を与えた場合のタバコリーフのTMV感染の防禦を示す写真である。図12Cは、100pMまたは100nMの濃度の本発明の化合物または水を与えた場合のTMVコートタンパク質の量の比較を示す。

Claims (47)

  1. 以下の構造:
    (WAF)
    を有し、式中、
    Xは、ヒドロキシ;アルキル、シクロアルキル、アルケニル、シクロアルケニル、アルキニル、アシルおよびチオカルボキシからなる群より選択された基で置換されたヒドロキシ;ハロゲン;チオール;ならびにアルキル、シクロアルキル、アルケニル、シクロアルケニル、アルキニル、アシルおよびチオカルボキシからなる群より選択された基で置換されたチオールからなる群より選択され、
    およびYは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、メチロール、1または2つの水素がアルキルで置換されたメチロール、ルデヒド、ルボキシル基、またはアルキルで置換されたルボキシル基であり、
    〜R24は、独立して、水素およびアルキルからなる群より選択される、
    化合物。
  2. およびYは、他方が水素であり、一方がメチロール、1または2つの水素がアルキルで置換されたメチロール、ルデヒド、ルボキシル基、またはアルキルで置換されたルボキシル基である、請求項1に記載の化合物。
  3. 〜R24は、すべて水素である、請求項1に記載の化合物。
  4. Xは、ヒドロキシである、請求項1に記載の化合物。
  5. 下記構造式:
    (WAF−1)
    を有する、請求項1に記載の化合物。
  6. 植物にストレス耐性を付与または増強するための組成物であって、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物を含む、組成物。
  7. 前記ストレス耐性が、傷害抵抗性、虫害抵抗性、病害抵抗性および過敏感細胞死に対する抵抗性からなる群より選択される少なくとも1つの抵抗性である、請求項6に記載の組成物。
  8. 前記ストレス耐性の付与または増強は、傷誘導性プロテインキナーゼ、サリチル酸誘導プロテインキナーゼ、感染特異的タンパク質および1−アミノ−シクロプロパン−t−カルボン酸合成酵素からなる群より選択される少なくとも1つのタンパク質の活性を制御することにより達成される、請求項6に記載の組成物。
  9. 前記ストレス耐性の付与または増強は、ジャスモン酸シグナル伝達系およびサリチル酸シグナル伝達系からなる群より選択される少なくとも1つのシグナル伝達系を制御することにより達成される、請求項6に記載の組成物。
  10. 植物にストレス耐性を付与または増強するための方法であって、該方法は以下の工程:
    a)請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物を該植物に提供する工程、
    を包含する、方法。
  11. 前記ストレス耐性が、傷害抵抗性、虫害抵抗性、病害抵抗性および過敏感細胞死に対する抵抗性からなる群より選択される少なくとも1つの抵抗性である、請求項10に記載の方法。
  12. 前記ストレス耐性の付与または増強は、傷誘導性プロテインキナーゼ、サリチル酸誘導プロテインキナーゼ、感染特異的タンパク質および1−アミノ−シクロプロパン−t−カルボン酸合成酵素からなる群より選択される少なくとも1つのタンパク質の活性を制御することにより達成される、請求項10に記載の方法。
  13. 前記ストレス耐性の付与または増強は、ジャスモン酸シグナル伝達系およびサリチル酸シグナル伝達系からなる群より選択される少なくとも1つのシグナル伝達系を制御することにより達成される、請求項10に記載の方法。
  14. ストレス耐性植物を生産するための方法であって、該方法は:
    a)請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物を該植物に提供する工程、
    を包含する、方法。
  15. ストレス耐性の植物組織を生産するための方法であって、該方法は:
    a)請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物を該植物組織に提供する工程、
    を包含する、方法。
  16. ストレス耐性の植物細胞を生産するための方法であって、該方法は:
    a)請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物を該植物細胞に提供する工程、
    を包含する、方法。
  17. ストレス耐性植物の種子を生産するための方法であって、該方法は:
    a)請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物を該植物に提供する工程;および
    b)該植物から種子を得る工程、
    を包含する、方法。
  18. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物を合成する方法であって、該方法は以下の工程:
    a)
    (中間体1)
    を有し、式中、
    〜R24は、独立して、請求項1〜5のいずれか1項において定義されたとおりである、化合物と、アルキルリチウムとを反応させて、(中間体2)を得る工程;
    (中間体2)
    b)a)で得られた生成物と、m−クロロ過安息香酸とを混合して反応させた後10%水酸化カリウムのメタノール溶液と反応させて、(中間体4)を得る工程;
    (中間体4)
    c)b)で得られた生成物と、過ルテニウム酸テトラプロピルアンモニウムの存在下でN−メチルモルホリンN−オキシドと反応させて(中間体5)を得る工程、
    (中間体5)
    を得る工程;
    d)工程c)で得られた該中間体5に、化合物
    (式中、R〜RおよびR4は、独立して、請求項1〜5のいずれか1項において定義されたとおりであり、VおよびVは、一方が水素またはアルキルであり、他方がZ’−Vであり、ここで、Z’はC(=O)−O−であり、Vはアルキルであり、Rはアルキルである)を有機溶媒中でNaNH存在下で加えて
    中間体(6)
    を得る工程;
    e)工程d)で得られた中間体(6)を有機溶媒中でジイソブチルアルミニウムヒドリドを加えて、化合物
    (式中、UおよびUは、一方は水素またはアルキルであり、他方は、CHOHであり、R〜R24は、請求項1〜5のいずれか1項において定義されたとおりである)を得る工程;
    および必要に応じて、さらなる酸化または置換を行って、請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物を生成させる工程
    を包含する、
    方法。
  19. 請求項18に記載の方法であって、
    前記Xはヒドロキシであり、
    前記YおよびYは、一方は水素であり、他方はメチロールであり、
    〜R24は、すべて水素であり、
    前記有機溶媒は、THFであり、
    前記工程1)におけるアルキルリチウムはメチルリチウムであり、
    前記UおよびUは、一方は水素であり、そして他方は、Z−Uであり、ここでZは、−CH−であり、Uはヒドロキシであり;
    前記VおよびVは、一方は水素であり、他方は−C(=O)−O−CHCHである、
    方法。
  20. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物を定量する方法であって、
    1)サンプルを提供する工程;
    2)該化合物の立体異性体の既知量を該サンプルに添加する工程;
    3)該サンプルを逆相カラムクロマトグラフィーで分離する工程;および
    4)分離された該立体異性体から該化合物の量を算出する工程、
    を包含する、方法。
  21. 前記化合物は、下記構造式:
    (WAF−1)
    を有し、
    前記立体異性体は、下記構造式:
    (ラブダンa)
    を有する、請求項20に記載の方法。
  22. 前記サンプルは、前記逆相カラムクロマトグラフィーでの分離の前に、メタノール抽出され、続いて酢酸エチル抽出される、請求項20に記載の方法。
  23. 前記逆相カラムクロマトグラフィーでの分離は、
    C18逆相カラムクロマトグラフィーによる分離を包含し、該分離は、80%:20%(v/v)メタノール:水での第一の分離、および9:8(v/v)アセトニトリル:水での分離を包含する、請求項20に記載の方法。
  24. 前記算出は、回収率による損失に対する補正を包含する、請求項20に記載の方法。
  25. WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積を必要とする状態にある植物に、該WRKYファミリーに属する遺伝子の迅速な蓄積を誘導させるための組成物であって、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物、
    を含む、組成物。
  26. 前記化合物は、下記構造式:
    (WAF−1)
    を有する、請求項25に記載の組成物。
  27. 前記WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積を必要とする状態は、ストレスに対する迅速応答を必要とする状態である、請求項25に記載の組成物。
  28. 前記WRKYファミリーに属する遺伝子の迅速な蓄積を誘導させることにより、傷害抵抗性、虫害抵抗性、病害抵抗性および過敏感細胞死に対する抵抗性が前記植物に付与される、請求項25に記載の組成物。
  29. 前記WRKYファミリーに属する遺伝子は、WIZZまたはTIZZである、請求項25に記載の組成物。
  30. WRKYファミリーに属する遺伝子の発現を調節するための組成物であって、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物、
    を含む、組成物。
  31. WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積を必要とする状態にある植物に、該WRKYファミリーに属する遺伝子の迅速な蓄積を誘導させる方法であって、
    a)請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物を該植物に提供する工程、
    を包含する、方法。
  32. 前記化合物は、下記構造式:
    (WAF−1)
    を有する、請求項31に記載の方法。
  33. 前記WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積を必要とする状態は、ストレスに対する迅速応答を必要とする状態である、請求項31に記載の方法。
  34. 前記WRKYファミリーに属する遺伝子の迅速な蓄積を誘導させることにより、傷害抵抗性、虫害抵抗性、病害抵抗性および過敏感細胞死に対する抵抗性が前記植物に付与される、請求項31に記載の方法。
  35. 前記WRKYファミリーに属する遺伝子は、WIZZまたはTIZZである、請求項31に記載の方法。
  36. 前記化合物は、前記WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積が必要な状態になった直後に前記植物に付与される、請求項31に記載の方法。
  37. WRKYファミリーに属する遺伝子の発現を調節するための組成物であって、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物、
    を含む、組成物。
  38. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物の、植物にストレス耐性を付与または増強するための使用。
  39. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物の、ストレス耐性植物を生産するための使用。
  40. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物の、ストレス耐性の植物組織を生産するための使用。
  41. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物の、ストレス耐性の植物細胞を生産するための使用。
  42. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物の、ストレス耐性の植物種子を生産するための使用。
  43. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物の、WRKYファミリーに属する遺伝子の蓄積を必要とする状態にある植物に、該WRKYファミリーに属する遺伝子の迅速な蓄積を誘導させるための使用。
  44. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物の、WRKYファミリーに属する遺伝子の発現を調節するための使用。
  45. 植物の伸長成長または肥大成長を促進するため、伸長成長を阻害するため、植物組織の成熟を促進するため、または植物の開花を調節するための組成物であって、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物を含む、組成物。
  46. 植物の伸長成長または肥大成長を促進するため、伸長成長を阻害するため、植物組織の成熟を促進するため、または植物の開花を調節するための方法であって、
    a)請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物を該植物に提供する工程、
    を包含する、方法。
  47. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物の、植物の伸長成長または肥大成長を促進するため、伸長成長を阻害するため、植物組織の成熟を促進するため、または植物の開花を調節するための使用。
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GB0518558D0 (en) * 2005-09-12 2005-10-19 Givaudan Sa Improvements in or related to organic compounds
JP5794562B2 (ja) * 2010-04-26 2015-10-14 国立研究開発法人農業生物資源研究所 植物病害防除剤および植物病害防除方法
WO2013151161A1 (ja) * 2012-04-06 2013-10-10 学校法人東京理科大学 新規化合物及びその製造方法並びに抗がん剤
CN115299264B (zh) * 2022-09-02 2023-12-19 福建农林大学 正癸烷在促进杉木生长中的应用和方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04342507A (ja) * 1991-05-17 1992-11-30 Meiji Seika Kaisha Ltd 植物生長調節剤ならびに植物のストレス抵抗性を増強する方法
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04342507A (ja) * 1991-05-17 1992-11-30 Meiji Seika Kaisha Ltd 植物生長調節剤ならびに植物のストレス抵抗性を増強する方法
WO1998047362A1 (en) * 1997-04-22 1998-10-29 Biorex Kutató és Fejlesztó Rt. Use of hydroxylamine derivatives, and method and preparations for increasing the tolerance of field crops against weather stresses

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