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| 名前 | |
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| 推奨されるIUPAC名
(1 H -インドール-3-イル)酢酸 | |
| その他の名前
インドール-3-酢酸、
インドール酢酸、 1 H -インドール-3-酢酸、 インドール酢酸、 ヘテロオーキシン、 IAA | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ドラッグバンク |
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| ECHA 情報カード | 100.001.590 |
| ケッグ |
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パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| Ｃ１０Ｈ９ＮＯ２ | |
| モル質量 | 175.187 グラムモル−1 |
| 外観 | 白無地 |
| 融点 | 168～170 °C (334～338 °F; 441～443 K) |
| 水に不溶。エタノールに50mg/mLまで溶解 | |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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インドール-3-酢酸（IAA、3-IAA ）は、オーキシン類の中で最も一般的な天然植物ホルモンです。オーキシン類の中で最もよく知られており、植物生理学者による広範な研究の対象となっています。[1] IAAは、カルボキシメチル置換基を含むインドールの誘導体です。極性有機溶媒に溶ける無色の固体です。
生合成
IAA は主に植物の頂点（芽）の細胞と非常に若い葉で生成されます。植物はいくつかの独立した生合成経路によって IAA を合成できます。そのうち 4 つはトリプトファンから始まりますが、トリプトファンに依存しない生合成経路もあります。[2] 植物は主にトリプトファンからインドール-3-ピルビン酸を介して IAA を生成します。[3] [4] IAA はシロイヌナズナでもトリプトファンからインドール-3-アセトアルドキシムを介して生成されます。[5]
ラットでは、IAA は、食事中のトリプトファンとトリプトフォールからの内因性および結腸微生物代謝の両方の産物です。これは、トリパノソーマ・ブルーセイ・ガンビアンスに感染したラットで初めて観察されました。[6] 2015 年の実験では、マウスではトリプトファンを多く含む食事が血清中の IAA レベルを低下させる可能性があるが、ヒトでは、タンパク質摂取は血漿中の IAA レベルに確実に予測可能な影響を与えないことが示されました。[7]ヒト細胞は 1950 年代から試験管内で IAA を生成することが知られており、[8]重要な生合成遺伝子 IL4I1 が特定されています。[9] [10]
生物学的影響
すべてのオーキシンと同様に、IAA には、細胞の伸長や細胞分裂を誘導し、植物の成長と発達に影響を及ぼすなど、さまざまな効果があります。より大きなスケールでは、IAA は植物器官の発達と成長の調整に必要なシグナル伝達分子として機能します。
植物遺伝子制御
IAA は植物細胞核に入り、ユビキチン活性化酵素(E1)、ユビキチン結合酵素(E2)、ユビキチンリガーゼ(E3) からなるタンパク質複合体に結合し、 Aux/IAAタンパク質のユビキチン化が加速される。[11] Aux/IAA タンパク質はオーキシン応答因子(ARF) タンパク質に結合してヘテロ二量体を形成し、ARF の活性を抑制する。[12] 1997 年には、オーキシン制御遺伝子のプロモーター内のオーキシン応答遺伝子要素に ARF が結合し、Aux/IAA タンパク質が結合していない場合にその遺伝子の転写を活性化することが説明された。[13]
IAAは光呼吸カタラーゼ変異体における光呼吸依存性細胞死を阻害する 。これはストレス耐性におけるオーキシンシグナル伝達の役割を示唆している。[14]
細菌生理学
IAAの生産は、土壌や水域に生息する環境細菌だけでなく、植物や動物の宿主にも広く行われている。関与する酵素の分布と基質特異性は、これらの経路が植物と微生物の相互作用を超えた役割を果たしていることを示唆している。[15] エンテロバクタークロアカエは、芳香族アミノ酸と分岐鎖アミノ酸からIAAを生産することができる。[16]
真菌の共生
菌類は多年生植物の根の周りに外生菌根と呼ばれる菌類の外套膜を形成することができる。トウヒ特有の菌類であるTricholoma vaccinumはトリプトファンからIAAを生成し、菌糸からそれを排出することが示された。これにより培養物の分岐が誘発され、ハルティヒネットの形成が促進された。この菌類は多剤毒性排出（MATE）トランスポーターMte1を使用する。[17]持続可能な農業において植物の成長と保護を促進するためのIAA生成菌類の研究が進行中である。[18]
スカトール生合成
糞便中の臭気物質であるスカトールは、トリプトファンからインドール酢酸を経て生成される。脱炭酸反応によりメチルインドールが得られる。[19] [20]
合成
化学的には、インドールとグリコール酸を塩基存在下で250℃で反応させることによって合成できる。 [21]
あるいは、この化合物はグルタミン酸とフェニルヒドラジンを用いたフィッシャーインドール合成によって合成された。[22]グルタミン酸はストレッカー分解によって必要なアルデヒドに変換された。
インドール-3-アセトニトリルからの最初の合成以来、その合成には多くの方法が開発されてきた。[23]
歴史と合成類似体
ウィリアム・グラッドストン・テンペルマンはインペリアル・ケミカル・インダストリーズ社で成長促進物質を研究した。7年間の研究の後、彼は研究の方向性を変え、同じ物質を高濃度で使用して植物の成長を阻止しようとした。1940年に彼はIAAが穀物畑の広葉植物を枯らしたという研究結果を発表した。[24]
半減期の長い酸、つまり代謝的および環境的に安定した化合物の探索により、2,4-ジクロロフェノキシ酢酸(2,4-D) と2,4,5-トリクロロフェノキシ酢酸(2,4,5-T) が生まれました。これらはどちらもフェノキシ系除草剤で、IAA の類似体です。コネチカット州ウェストポートの CB ドルジ カンパニーの工業化学者ロバート ポコルニーが1941 年にその合成を発表しました。[25]広葉の双子葉植物に散布すると、急速で制御不能な成長が誘発され、最終的に植物が枯死します。1946 年に初めて導入されたこれらの除草剤は、 1950 年代半ばまでに農業で広く使用されました。 [要出典]
園芸用に市販されている他の安価な合成オーキシン類似体としては、インドール-3-酪酸（IBA）と1-ナフタレン酢酸（NAA）がある。[26]
哺乳類の毒性/健康への影響
IAA が人間に与える影響についてはほとんど研究が行われておらず、毒性データも限られています。人間に対する発がん性、催奇形性、発達への影響に関するデータは作成されていません。
IAA は、MSDSに哺乳類の体細胞に対して変異原性があり、動物データに基づくと発がん性の可能性があると記載されています。動物データに基づくと、生殖への悪影響 (胎児毒性) や出生異常を引き起こす可能性があります。2008 年現在、ヒトに関するデータはありません。[27]皮膚、目、呼吸器に対する潜在的な刺激物として記載されており、摂取しないよう警告されています。摂取、吸入、皮膚/目の暴露に関する手順は、中程度の毒性の化合物に標準的であり、皮膚や目の場合には徹底的にすすぎ、吸入の場合は新鮮な空気、すべての場合において最善の処置を決定するために直ちに医師に連絡すること、摂取した場合は嘔吐を誘発しないことなどが含まれます。IAAのNFPA 704健康ハザード評価は 2 であり、これは、激しいまたは長時間の (慢性ではない) 暴露による一時的な無能力化のリスクと、後遺症の可能性があることを示しています。[28] IAAはアリール炭化水素受容体の直接リガンドであり、[29]マウスに対するIAA治療は非アルコール性脂肪性肝疾患モデルにおいて肝臓保護効果を示している。[30]ヒトの血清中のIAA濃度は通常比較的高い（約1μM）が、特定の疾患状態ではさらに上昇する可能性があり、心血管の健康の予後不良マーカーとなる可能性がある。[31]このIAAがIL4I1を介した内因性生合成に由来するのか、腸内細菌叢に由来するのかは不明である。2021年の研究では、正常なマウスの糞便中のIAAは無菌マウスと比較して平均3.7倍多く、哺乳類のマイクロバイオームが全体の循環量に大きく寄与していることが判明した。 [32]
発達毒性
IAAは大脳皮質の発達初期段階のラットに小頭症を引き起こす。妊娠ラットに1日1グラム/kg体重のIAAを投与すると、ラットの胚/胎児の運動活動が減少した。IAAと類似体の1(メチル)-IAAを投与すると神経上皮細胞のアポトーシスが起こり、胎児ラットの体重に対する脳の大きさが著しく減少した。[33]
免疫毒素
IAAは哺乳類のアポトーシス誘導リガンドである。2010年現在、シグナル伝達経路は以下の通りである。IAA/HRPはp38ミトゲン活性化プロテインキナーゼとc-Jun N末端キナーゼを活性化する。カスパーゼ8とカスパーゼ9を誘導し、カスパーゼ3の活性化とポリ(ADP-リボース)ポリメラーゼの切断を引き起こす。[34]
2002年には、IAAと西洋ワサビペルオキシダーゼ（HRP）を組み合わせることで、標的がん治療に使用できるという仮説が立てられました。ラジカルIAA分子はHRPで標識された細胞に付着し、HRPに反応する細胞が選択的に殺されると考えられています。[35] 2010年には、標的がん治療の前臨床研究でIAAが免疫毒素として使用されるというこの概念が、膀胱[34]と血液悪性腫瘍[36]でアポトーシスを誘導したことから、試験管内実験で証明されました。
参考文献
ウィキメディア・コモンズには、インドール酢酸に関連するメディアがあります。
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