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 (シス、トランス)-ネペタラクトン
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 (シス、トランス)-ネペタラクトン
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| 名前 | |
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| IUPAC名
4,7-ジメチル-5,6,7,7a-テトラヒドロシクロペンタ[ c ]ピラン-1(4a H )-オン
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| ケムスパイダー |
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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 | |
| Ｃ10Ｈ14Ｏ2 | |
| モル質量 | 166.220 グラムモル−1 |
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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ネペタラクトンは、複数のイリドイド 類似体の 立体異性体の名前です。ネペタラクトンは、Nepeta cataria（キャットニップ）およびネペタ属に属する他の多くの植物によって生成され、虫除けとして機能してこれらの植物を草食昆虫から保護します。また、多くのアブラムシによって生成され、性フェロモンになります。[1]ネペタラクトンは猫の誘引剤であり、飼い猫にキャットニップが誘発する行動効果を引き起こします。ただし、目に見える影響を与えるのは成猫の約3分の2のみです。他の多くのネコ科動物、特にライオンとジャガーに同様の行動効果をもたらします。[2] 1941年、サミュエル・M・マケルバインの研究グループは、ネペタラクトンといくつかの関連化合物の構造を初めて決定しました。[3] [4]
構造と特性
ネペタラクトンには3つのキラル中心があり、2つの環の融合部分に2つ、メチル基がシクロペンタン環に結合している部分に1つあります。したがって、8つ（2、3）の立体異性体があります。シスとトランスという用語は、環融合における相対的な立体化学、およびシクロペンタン上のラクトンと比較したメチル基を指すために使用されます。[説明が必要]
（シス、トランス）-ネペタラクトンは無色の油である。[5]沸点は0.05 mmHgで71 °Cである。25 °Cでは、密度は1.0663 g/mL、屈折率は1.4859である。[6]
自然発生
ネペタ属に属する植物は、4つの異なるネペタラクトン立体異性体、すなわち( cis , cis )-、( cis , trans )-、( trans , cis )-および( trans , trans )-ネペタラクトンを生成する。[説明が必要] これらの相対的な存在比は植物種によって異なる。[ 7 ]少量の( cis , trans ) -および( trans , cis ) -ネペタラクトンはLonicera tataricaの木材にも含まれるが、その猫誘引作用は、高濃度で含まれるアクチニジンによるものと考えられている。 [8]
ネペタラクトンは多くのアブラムシによっても生成され、性フェロモンとして機能します。アブラムシで最も一般的な異性体は（シス、トランス）-ネペタラクトンです。アブラムシは構造的に関連する（1 R、4a S、7 S、7a R）-ネペタラクトールも一般的に生成しており、これもアブラムシの性フェロモンです。これら2つの化合物の相対濃度はアブラムシの種によって異なります。[9]
生合成
ネペタラクトンは、ネペタ属のテルペノイド経路で、出発化合物であるゲラニルピロリン酸（GPP）を使用して生成される二環式モノテルペンです。 [10]ネペタラクトンには3つの異性体があり、それらの立体化学は異なる酵素を使用して生成されることが示唆されています。ゲラニルピロリン酸は加水分解といくつかの酸化を受けて8-オキソゲラニアールを形成し、これはイリドイド生合成の標準的な活性化-環化段階を経ることができます。非標準的な方法として、8-オキソゲラニアールは還元されて8-オキソシトロネリルエノール中間体を生成します。ネペタラクトン関連短鎖脱水素酵素（NEPS）として知られるシクラーゼ群とのディールス・アルダー反応を通じて、ネペタラクトンのさまざまな立体異性体が生合成されます。[11]
このプロセスは、ゲラニオール合成酵素（GES）がGPPを加水分解してゲラニオールを形成することから始まります。ゲラニオールは、ゲラニオール-8-ヒドロキシラーゼ（G8H）によって8-ヒドロゲラニオールに酸化されます（図1）。[12]ゲラニオール-8-ヒドロキシラーゼは、8-ヒドロキシゲラニオール酸化還元酵素（8OG）によってさらに酸化されて8-オキソゲラニアールが生成され、これがイリドイド合成酵素（ISY）とNADPHによって還元されて中間体8-オキソシトロネリルエノールを形成します（図2）。この中間体は、ISYと主要ラテックスタンパク質様遺伝子（MLPL）またはNEPSホモログを利用する遺伝子クラスターによる環化につながります。[1] 8-オキソシトロネリルエノールは、MLPL、NEPS1、またはNEPS2によって( cis , trans )-ネペタラクトールへと環化され、その後NEPS5と補因子NAD +によって酸化されて( cis , trans )-ネペタラクトンが得られる（図3）。このプロセスは、8-オキソシトロネリルエノールをNEPS3によって( cis , cis )-ネペタラクトールへと環化させ、NEPS1またはNEPS5とNAD +によって酸化されて( cis , cis )-ネペタラクトンを得るという繰り返しができる（図4）。8-オキソシトロネリルエノールは、NEPS4によって( trans , cis )-ネペタラクトールへと環化され、その後NEPS1によって( trans , cis )-ネペタラクトンへと酸化されることもできる（図5）。 NEPS1の欠損は、（トランス、シス）イリドジウムの崩壊と形成につながることが示唆されている。[1]
ネコ科動物への影響
持続期間と有効性の変動
ネペタラクトンは、飼い猫の鼻粘膜に作用します。経口摂取には影響はありません。[5]成猫の約3分の2に顕著な行動影響を引き起こします。しかし、すべての猫が影響を受ける可能性がありますが、成猫の3分の1への影響は目立ちません。ネペタラクトンは、生後3か月未満の子猫には顕著な影響を与えません。また、去勢猫では去勢されていない猫に比べて影響が目立たない傾向がありますが、有意ではありません。[2]
ネペタラクトンの効果は飼い猫にすぐに現れ、5～15分間持続します。猫はネペタラクトンにさらされると薬剤耐性を発達させます。耐性は数時間持続します。 [5]
ライオン（Panthera leo）とジャガー（Panthera onca）はネペタラクトンに敏感です。その影響は最大60分間持続します。[2] [13]また、ヒョウ（Panthera pardus）にも影響を及ぼします。全体的に感受性が低いか全く感受性を示さない種には、トラ（Panthera tigris）、ボブキャット（Lynx rufus）[8]クーガー（Puma concolor）[13]またはオンシラ（Leopardus tigrinus ） [14]があります。
効果
成猫の3分の2はネペタラクトンにさらされると、その物質を舐めたり、嗅いだり、食べたり、引っかいたり、転がったりし始めます。また、足で掻いたり、首を振ったり、頬をこすったり、体を舐めたり、鳴いたりし始めることもあります。成猫の約3分の1はネペタラクトンに対してより受動的に反応し、スフィンクスのような姿勢をとったり、鳴き声を減らしたり、動きを減らしたりすることがあります。ネペタラクトンの影響は他のネコ科動物でも同様です。[2]
作用機序
ネコ科動物の嗅覚受容体がネペタラクトンまたはネペタラクトールにさらされると、血液中にβ-エンドルフィンが分泌されます。このエンドルフィンの放出は、今度はμ-オピオイド受容体を作動薬として活性化し、モルヒネや他のオピオイドと同様に作用します。[5] μ-オピオイド受容体拮抗薬であるナロキソンは、飼い猫においてネペタラクトンおよびネペタラクトールの効果を阻害することが知られており、このことはエンドルフィンに関連した作用機序を裏付けています。[2] [5]ネコ科動物では、ネペタラクトンまたはネペタラクトールへの反復曝露によってオピオイド離脱症状は引き起こされませんが、これはおそらく内因性β-エンドルフィン分泌が制御されるためです。[5]（シス、トランス）-ネペタラクトンと（トランス、シス）-ネペタラクトンは、質の低い研究で飼い猫の誘引物質として機能することが示されています。両方の異性体は、例えばキャットニップに含まれていますが、（シス、トランス）-異性体が主流です。[8]
効果の進化論的理由
ネコ科動物はネペタラクトンを含む植物を舐めたり、毛皮に擦り付けたりして反応する。[5]ネペタラクトンとネペタラクトールは、いくつかの病原性昆虫を撃退する。例えば、ネペタラクトールはヒトスジシマカを撃退することができる。[5] [1]ネコ科動物は通常、他の動物をストーキングして狩る。これには静止しているかゆっくりとした動きをする必要があり、昆虫がネコをより簡単に噛むことができる。これにより、天然の虫よけを擦り付ける行動が進化圧力によって選択されることになる。これが、2021年に発表された論文で、ネコ科動物で広く保存されているこの行動特性の理由であると提案された。[5]
出典
- ^ abcd Lichman BR, et al. (2020). 「キャットニップに含まれる猫誘引物質ネペタラクトンの進化的起源」. Science Advances . 6 (20): eaba0721. Bibcode :2020SciA....6..721L. doi : 10.1126/sciadv.aba0721. PMC 7220310. PMID 32426505.
- ^ abcde Espín-Iturbe LT, et al. (2017). 「キャットニップ（Nepeta cataria）に対する能動的および受動的な反応は、オスとメスの猫の年齢、性別、早期生殖腺摘出の影響を受ける」。行動 プロセス。142 : 110–115。doi :10.1016/ j.beproc.2017.06.008。PMID 28698045。S2CID 37487390 。
- ^ McElvain SM、Bright RD 、Johnson PR (1941)。「キャットニップの揮発性オイルの成分。I. ネペタル酸、ネペタラクトンおよび関連化合物」。アメリカ化学会誌。63 (6): 1558–1563。doi :10.1021/ja01851a019。
- ^ Zimmermann N, et al. (2012). 「トランス融合イリドイドラクトンの立体選択的合成と寄生バチAlloxysta victrixにおけるその同定、パートI：ジヒドロネペタラクトン」。Beilstein Journal of Organic Chemistry . 8 (1): 1246–1255. doi :10.3762/bjoc.8.140. PMC 3458745. PMID 23019455 .
- ^ abcdefghi Uenoyama R, et al. (2021). 「イエネコは植物のイリドイドに対して特徴的な反応を示すため、蚊に対する化学的防御を獲得できる」. Science Advances . 7 (4): eabd9135. Bibcode :2021SciA....7.9135U. doi : 10.1126 /sciadv.abd9135 . PMC 7817105. PMID 33523929.
- ^ Haynes WM, et al. (2014). 「3. 有機化合物の物理定数」CRC 化学物理ハンドブック(第 95 版) CRC プレス。pp. 408–409。ISBN 9781482208689。
- ^ Sherden NH, et al. (2018). 「ネペタ属植物由来のイリドイド合成酵素の同定 ：イリドイド環化ではネペタラクトンの立体化学は決定されない」. Phytochemistry . 145 :48–56. Bibcode :2018PChem.145...48S. doi :10.1016/j.phytochem.2017.10.004. PMC 5739345. PMID 29091815.
- ^ abc Bol S、他。 （2017年）。 「マタタビ (Actinidia Polygama)、スイカズラ (Lonicera tatarica)、バレリアン (Valeriana officinalis)、およびマタタビ (Nepeta cataria) に対するネコ (ネコ科) の反応性」。BMC獣医学研究。13 (1): 70.土井: 10.1186/s12917-017-0987-6。PMC 5356310。PMID 28302120。
- ^ Döring TF (2014). 「アブラムシが宿主植物を見つける方法と見つけない方法」Annals of Applied Biology . 165 (1): 3–26. doi : 10.1111/aab.12142 .
- ^ Flores FG, et al. (2012). 「イリドイド生合成における還元環化による環状テルペンの代替経路」Nature . 492 (7427): 138–142. Bibcode :2012Natur.492..138G. doi :10.1038/nature11692. PMID 23172143. S2CID 4431685.
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- ^ ab Hill JO, et al. (1976). 「飼い慣らされていないネコ科動物のキャットニップに対する種固有の反応」Journal of Chemical Ecology . 2 (2): 239–253. doi :10.1007/BF00987747. S2CID 24240498.
- ^ Resende LS, et al. (2011). 「飼育下のオオヤマネコ（Leopardus tigrinus）の典型的な歩行行動に対するシナモンとキャットニップの影響」Journal of Applied Animal Welfare Science . 14 (3): 247–254. doi :10.1080/10888705.2011.576981. PMID 22044295. S2CID 769991.