京都大学化学研究所の大宮寛久教授，同大学大学院薬学研究科博士後期課程1年の中村梨香子さん，金沢大学ナノ生命科学研究所の新井敏准教授，同大学医薬保健研究域薬学系の隅田有人助教，同大学大学院新学術創成研究科博士後期課程3年の山崎健さんらの共同研究グループは，これまで実現困難であったアセチルコリン（※1）をケージド化（※2）する手法を開発し，生細胞条件およびハエの脳を用いたex vivo条件（※3）で自在にアセチルコリン濃度を制御することに成功しました。
ケージド化合物は，生理活性化合物に光で除去可能なユニット（Photoactivatable Protecting Group = PPG）（※4）の連結により一時的に不活化した分子で，まさにカゴ入れられたような状態です。光を照射することで，生理活性化合物が作用する時空間を制御できるため，この技術は細胞機能発現の機構解明に幅広く利用されています。一方で，ケージド化合物を作る際に汎用されるPPGは，その連結に水酸基(OH)やカルボキシル基(CO2H)あるいはアミノ基(NH)といった官能基が必要となります。つまり分子構造にこれらを持たない生理活性化合物はケージド化できないため，構造に制限がありました。
本研究では，可視光により炭素–ホウ素結合が切断されて炭素ラジカル（※5）が生じる有機ホウ素化合物を活用することで，分子骨格上の炭素を起点としたケージド化法を開発しました。炭素は全ての有機化合物に含まれるため，従来の構造制限を取り払うと期待されます。
本成果は，2023年5月4日（現地時刻）にアメリカ化学会誌「Journal of the American Chemical Society」にオンライン掲載されました。
本研究の概要図：ラジカルケージド法によるアセチルコリン濃度の時空間制御
【用語解説】
※1：アセチルコリン
神経伝達物質の一種であり，情報伝達や筋肉制御に関与する。神経細胞の終末から放出され，シナプスを介して隣接する神経細胞との間で信号を伝達する。
※2：ケージド化
生理活性化合物を光で分解可能な保護基で保護し，一時的に生理活性を不活化する手法。
※3：ex vivo
生体から直接採取された組織を用いた試験や実験。
※4：PPG
Photoactivatable Protecting Groupの略であり，光ケージドに用いられる特定の波長によって切断・除去が可能なユニット。
※5： 炭素ラジカル
炭素原⼦上に不対電⼦を有する化学種。
ジャーナル名：Journal of the American Chemical Society
研究者情報：新井 敏
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