バイオ環境学部 バイオサイエンス学科

生物有機化学研究室

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“フェロモン”とは、異性を引き寄せる特有の香り。但し昆虫は“性”のほかに“集合”“警報”と様々なフェロモンで仲間とコミュニケーションをとっている。生物有機化学研究室ではフェロモンを化学的に研究し、害虫の駆除などに利用。さらなる応用で人類を救う。

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未来の暮らしを支える生物活性物質に着目

虫がもつフェロモン、防御物質、抗菌物質など、分析機器を駆使して生物特有の有機化合物の構造を解明します。生体内での生合成メカニズムや詳細な生物機能を明らかにすることで、学術的な価値を高めるとともにその研究成果は特許申請するなどして産業利用を模索しています。医薬や農業への応用を追求し、人々の健康と快適な生活の実現を目指します。

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教員紹介

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清水 伸泰

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若村 定男

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虫の匂いはどうやってつくられる?体内での生合成メカニズムを研究

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虫が「フェロモン」と呼ばれる匂いを出してお互いにコミュニケーションをとっていることはよく知られています。それでは、その匂いは虫たちの体のなかでどのようにして作られているのでしょうか?それを究明するのが、生物有機化学研究室の研究テーマの一つです。主な研究対象はダニ。その多くは無害ですが、一部のダニは小麦粉などの粉に発生したり、農作物の根に付いたりするうえに、アレルギー性皮膚炎の原因にもなります。とても体が小さいため防除するのは困難ですが、フェロモンの生成メカニズムが解明できれば、発生を抑えられるようになるかもしれません。フェロモンの正体は、体内で合成される有機化合物です。虫たちの体内では、有機分子がタンパク質の働きによって段階的に変化していき、最終的に完成した有機化合物が匂いとして外に出ていきます。この生合成経路の詳細が分かれば、画期的な害虫の防除法に繋がるかもしれません。

虫が出す防御物質から殺虫剤を作るプロジェクト

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虫が体外に出す匂いは、フェロモンだけではありません。捕食者などに襲われそうになると、「防御物質」という相手の嫌がる匂いを出すことがあります。生物有機化学研究室では、この匂いを利用して殺虫剤や忌避剤を作れないかという研究にも取り組んでいます。
この研究はもともと、園芸用商品のメーカーから「天然の成分を使った殺虫剤や忌避剤を作りたい」という相談を受けたことから始まりました。かなり有望な物質を発見できたのですが、残念ながらコストの問題で商品化には至っていません。低コストで簡単に手にいれることができ、かつ安全性の高い物質を新たに探しています。
今のところ、虫の匂いを利用した殺虫剤などは販売されていません。これから研究室に入ってくる学生が有用な物質を発見できれば、それが画期的なプロダクトの開発につながる可能性は十分あります。

跳ばないトビムシは匂いで身を守る?生き物を化学的に見ると面白い

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京都亀岡キャンパスにはたくさんの木が植えられているため、そこに生息している虫が研究材料になることもあります。過去には、腐った木に発生するトビムシの一種を扱った学生がいました。その名の通りトビムシのほとんどは跳ぶことによってアリなどの捕食者から逃げるのですが、なかには跳べない種類もいます。なぜ跳べなくても生き延びることができるのか?それを調べるために生活史を観察することから始め、最終的にはアリに対して忌避効果のある匂いを出しているということまで解明しました。このように虫の生態を化学的に考察できるところが、生物有機化学研究の面白さです。化学の知識を通して生き物と向き合いながら、不思議な生態の謎を解き明かしてみませんか?

卒業後の進路

農薬や医薬品などを開発・販売する化学系メーカー。
研究や分析を行う技術職として就職するために、大学院への進学を希望する学生も多く所属しています。

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研究内容

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害虫防除のための合成フェロモンを圃場に設置した後の風景

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フェロモンの有機合成

生物有機化学研究室では、昆虫などの身の回りの生物が放出する、防御物質やフェロモンなどの生物活性物質の探索と合成にチャレンジしています。ニホンミツバチの分蜂群を誘引する東洋ランのキンリョウヘンから誘引物質を抽出して化学合成したり、コガネムシの性フェロモン成分や、グンバイムシの警報フェロモン成分の化学構造と役割の解明を進めてきました。このような研究は、ニホンミツバチの分蜂群を巣箱に誘導する方法の開発や、合成フェロモンを使った害虫防除剤開発などの成果を産んできました。これからも、生き物が分泌して他の生き物に影響する物質の解明研究を発展させていきます。ところで、生物有機化学研究室は、2015年のノーベル生理学・医学賞に輝いた大村博士が所属していた研究室と同じ名前です。大村博士は放線菌がだす抗生物質の化学構造を解明されました。このことが、何億人もの命を救う抗線虫薬の開発につながりました。君が見つけた新規化合物が思いもよらないところで人々の役に立つかもしれない、そんな魅力も秘めた研究室です。

これまでにどんな発見をしましたか?

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昆虫のフェロモンを利用した交信かく乱法の効果の検証

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ガスクロマトグラフ質量分析装置(GC-MS)

昆虫は匂い(化学物質)を頼りに繁殖行動を成立させたり、生存に役立てたりしています。それに関わる物質はフェロモンや防御物質ですが、昆虫から土壌小動物に至るまで、これまで数十種のフェロモンを解明しました。そのフェロモンの中には、これまで誰も発見できなかった全く新しい化学構造をもつ物質もありました。合成殺虫剤に頼らない害虫防除法としてフェロモンを利用した交信かく乱法が、実際の農業現場で威力を発揮することを実証できました。現在は、フェロモンが昆虫体内でどのように作られているのか、あるいは昆虫にだけ有効に働く殺虫成分の探索を進めています。将来的には、それらの新発見に基づいた新しい害虫防除法を提案したいと考えています。

卒業研究の一例

  • カナブンの行動観察と体表物質の分析
  • ボウランによるリュウキュウツヤハナムグリのオスの誘引物質
  • モロコシソウに含まれるイエシロアリに対する摂食阻害物質の構造決定
  • クロコガネのアントラニル酸に対する行動反応
  • 各地域イネヨトウのフェロモン成分および成分比の特定
  • 節足動物由来の生物活性物質を用いた殺ダニ活性の評価
  • ササガワダニの脂肪族ギ酸エステル合成酵素
  • ワラジムシの外側板から分泌されるキノリン型アルカロイドの同定
  • サトウダニが生産する不飽和炭化水素の生合成機構
  • トゲナシシロトビムシ由来のフェロモン機能を有するアルカロイドの生合成研究

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