ささやかな手抜き菜園から

　茨城県から仙台に移り郷里の岩手の家庭菜園程度の畑に時々通い、その合間に雑草や昆虫等の写真を撮っていたところ、写真撮影も楽しくなり、畑仕事に加えあちこち散歩しながら動植物の写真を撮っていました。　その後仙台を離れ、茨城県に戻り岩手の手抜き菜園に時々通っていますが、新型コロナなど新たな事情で岩手への帰省が少なくなり、農作業よりも登山ハイキング等で出会う草花や昆虫の写真を撮っています。。　

2022年11月22日火曜日

オミクロン株のワクチン接種

新型コロナウイルスの感染者数が、日本国内で増加し始め第８派と呼ばれることになったようです。

世界的に無症状感染者はカウントできていない様子ですが、少し前から新規感染者として報告された人数は日本が世界の中で最も多くなっているようです。

１２月２日のデータも追加しました。

１２月22日のデータも追加しました。

Worldometerより

ワールドメーター（Worldometer）が提供しているデータによると、人口当たりの感染者数はオーストリアで60.9%になるなど、ワクチン接種が進んでいるにも関わらずヨーロッパで国民の感染者率は5割を超えている国が多いようです。

韓国も51.7%になっていますが、日本は18.9%と低いのでまだ感染が続くのでしょうか。

小学生の下校ボランティアで一緒に歩く生徒や生後7か月の孫娘への感染を避けるため、ファイザーの新型コロナウイルスワクチン「コミナティ・オミクロン株BA.4-5」の接種を、つくば市所在の産総研集団接種会場で昨日受けました。

m-RNAワクチンにお世話になっているので少し調べたところ、コミナティ（BNT162b2 ）m-RNAワクチンは塩基総数が4,284個で、RNAを構成する四種類の塩基の内、ウリジンが全てシュウドウリジンになっているとのことでした。

　生体内ではRNAはDNAを鋳型として合成された後、様々な修飾過程を経てそれぞれの生物固有のｍ－RNAやｔ－RNA等になるとのことで、その一つがウリジンのシュウドウリジンへの変換のようです。ヒトはシュウドウリジンへの変換率が高いとのことです。

ｍ－RNAのウリジンがシュウドウリジンになるとタンパク質合成が速やかになりかつ自然免疫系による異物排除システムから逃れることができ、安定化するとのことです。

この現象を発見した研究者がカタリン・カリコ（Katalin Kariko）博士で、ビオンテック社の副CEOに就任されているようです。

DNAやRNAを構成する基本的な塩基の構造は高校の理科で習い、確定した事実として認識しているので、修飾されて化学構造が変わった塩基の方が実はタンパク合成が速くなり、さらに自然免疫系を逃れるなどとは想定外でした。

でも嬉しいことに、このシュードウリジンの機能についての最初の論文は自然免疫リセプターの大部分を解析・解明した大阪大学の審良（あきら）博士との共著^１）のようです。審良先生は惜しくも2011年の自然免疫に関する研究へのノーベル賞を逃してしまいましたが、m-RNAワクチン開発にも貢献しておられたようです。

今回のパンデミックでは、m-RNAワクチンの開発が多くの人命を救った歴史的な快挙のように感じます。

でも免疫の素人として、やはり気になるのは「Original Antigenic Sin」のことで、今回私が接種したオミクロンBA.4-5ワクチンは、オリジナル株ワクチン接種と比較した場合、生じる中和抗体のレベルが変わらないかも知れないと思われるデータ出ているようです^２）。

　病原体は地球上の非病原体から変異したものであり、今後とも変異による病原体誕生が続くとすれば、丸ごとの病原体がもたらす複数の抗原を全て認識・経験し、それらに対す抗体形成履歴を蓄え次に備えることが、自然の中で暮らす生物にとっては有利のような感じがします。

論理明快なm-RNAワクチンに加え、免疫記憶の詳細が解明されるまでは不活化ワクチンや生ワクチンがあってもいいように思います。

参考）

１）Katalin Kariko et al.: Incorporation of Pseudouridine Into mRNA Yields Superior Nonimmunogenic Vector with Increased Translational Capacity and Biological Stability., Mol Ther. 2008, 16(11), 1833-1840.

２）Derek Lowe: Omicron Boosters and Original Antigenic Sin., Science, 7 FEB 2022.

2022年11月18日金曜日

小町の館から朝日峠展望台を経て宝篋山へのハイキング

１１月１７日に小町の館に車を駐め、朝日峠から小町山を経て宝篋山まで行ってきました。

平日でしたが小町の館の駐車場にはたくさんの車が止まっていました。

昨年は１１月２０日に同じコースを歩きました。

おかめ岩からもみじ谷方向に引き返し、水源の森を通って朝日峠展望台に登りましたが、たくさんのグループが簡易休憩場所で休んでおられました。

小町の館駐車場から朝日峠へ

もみじ谷の紅葉はまだ部分的でこれからのようです。昨年は11月末から12月初旬が見ごろでした。でも、今回も木道テラスからの眺めは綺麗でした。

朝日峠に向かう途中のもみじ谷（１１月１７日）

朝日峠展望台には11時頃に着きましたが、数組のグループが草原に座り霞ヶ浦方面の景色を眺めておられました。風は少しありましたが、いい日和でした。

朝日峠展望台からの眺望（１１月17日）

朝日峠展望台から杉やヒノキの林を通りハート石分岐点まで歩き、そこから小町山頂上を目指しました。

途中で赤い実を付けたカラタチバナをたくさん見かけ写真をとりました。カラタチバナは百両とも呼ばれているそうです。

カラタチバナ（百両）

フユイチゴも赤い実を付けていましたが、まだ果実は小さいようでした。小町山頂上でも数組のグループが休憩されていました。

朝日峠から小町山頂上へ

小町山頂上から表筑波スカイライン道路沿いのハイキングコースを歩き、宝篋山へのゲートの横を通り宝篋山に向かう林道を経て12時15分頃に山頂に着きました。

山頂の休憩用椅子は8割がた利用されていました。

小町山から宝篋山へ

頂上で景色を見ながら昼食休憩をとり、東城寺へと下山し、そこから小町の館駐車場に戻りました。

紅葉見学にはまだ少し早い時期でしたが、天候に恵まれ大勢の方々が登山・ハイキングに来られているようでした。

関東平野を見渡す宝篋印塔をじっと見つめました。

宝篋山の宝篋印塔

新形コロナウイルス感染が増加傾向になっているようですが、活動する方々はワクチン接種をされていることでしょう。以前の賑わいが戻ってきているようなので嬉しくなりました。

2022年11月16日水曜日

ナデシコ目の赤ビートなどのベタレイン色素について

秋の牛久沼周辺を散歩すると、コキアやヨウシュヤマゴボウ、マツバギク、シロザなど赤く色づいた植物や花に出会います。これらはナデシコ目に属しベタレイン色素を含有する植物のようです。

秋の散歩で出会うナデシコ目の植物

タデ科に属するイヌタデもたくさん見かけます。タデ科もナデシコ目ですがその赤い花にはベタレインが無くてアントシアニンが存在しているとのことです。

ベタレインはナデシコ目に含有される色素と言われていますが、タデ科やナデシコ科（例：カーネーション）などのようにナデシコ目に属するものの、ベタレインを含まずアントシアニンを含有するグループも少しあるようです。

ベタレイン含有植物として最も有名なものは、ウクライナ料理として有名なボルシチの素材である赤ビートのように思います。

そこで、赤ビート根のベタレイン組成に関する研究報告^１）を調べたところ、赤色色素のベタシアニンとしては、主要成分であるベタニンの他に立体異性体のイソベタニンと酸化型のネオベタニンが検出されるとのことです。また、ベタニンやイソベタニンは加熱により著しく減少するものの、その一部はネオベタニンに変化することも分かっているようです¹⁾。

加熱処理では、ベタシアニジンを構成するベタラミン酸部位のカルボン酸の離脱も生じるとのことで、多様な成分が生成されるようです²⁾。

赤ビート根の主要なベタキサンチンはブルガキサンチンⅠで、やはり加熱により著しく分解されるとのことです。

ベタキサンチンはベタラミン酸にアミノ酸やアミンが結合した化合物ですが、その慣用名は化合物が検出された植物に因んで名づけられていたようです。　

その後2013年度までに、31種類のベタキサンチンが同定・報告されているようです³⁾。

ベタレインを含有する花としては、前回記載したオシロイバナとともにマツバボタン（ポーチュラカ）に関する研究が数多く行われているようです。

マツバボタンには黄色、橙色、赤色、紫色の花がありますが、ベタシアニンは紫色の花に多く、ベタキサンチンは黄色の花に多く含有されているようです⁴⁾。

また、ベタキサンチンについては花色に関わらずベタラミン酸にプロリンが結合したインディカキサンチンが、次いでチロシンが結合したポーチュラカキサンチンⅡが多く存在し、合わせて19種類のベタキサンチン含量が報告⁴⁾されていました。

ベタレインに関する研究はアントシアニンやカロテノイドに比べてかなり遅れ、最近ようやく生合成の基本部分が解明され、さらに抗酸化性を始め生態調節機能も次々に見出されたことから急激に注目され始め、学術誌も「La Vie en Rose：Mol. Plant. 11, 7-22(2018)」(cf. Édith Piaf)　や「The down of betalains: New Phytologist, 227, 914-929(2020)」と題して総説を掲載しています。興味を持ちました。

参考）

１）Lucia Aztatzi-Rugerio et al.: Analysis of the degradation of betanin obtained from beetroot using Fourier transform infrared spectroscopy., J. Food Sci. Tchnol. 2019, 5(8), 3677-3686.

２）Katarzyane Sutor-Swiezy et al: Dehydrogenation of Betacyanins in Heated Betalain-Rich Extracts of Red Beet (Beta vulgaris L.)., International Journal of Molecular Science, 2022, 23, 1245.

3) Fernando gandia-Herrero et al.: Biosynthesis of betalains: Yellow and violet plant pigments., Trend in Plant Science, 2013, 18(6), 334-343.

4）Aneta Sporna-Kucab et al.: Metabolite Profiling Analysis and the Correlation with Biological Activity of Betalain-Rich Portulaca grandiflora Hook. Extracts., Antioxidants, 2022, 11, 1654.

2022年11月13日日曜日

オシロイバナのベタレイン色素の不思議

秋が深まり朝の気温が10℃以下の日もあり寒くなりました。庭では遅く芽を出したオシロイバナ（Milabilis Jalapa）がまだ花を咲かせていますが、花を開く時間が短くなり、そろそろ終わりになりそうです。

オシロイバナ（１１月１３日）

桃色と黄色、キメラ咲のオシロイバナ

　オシロイバナの花の色素は良く知られているアントシアニンではなくてベタレインと呼ばれるグループで、化学構造の違いからベタシアニンとベタキサンチンに分類されています。

ベタレインはオシロイバナの他にコキアやアカザ、アマランサス、ポーチュラカ、サボテンなどが属するナデシコ目の植物に含有される色素で、不思議なことに、ベタレインを含有する植物にはアントシアニンは見つからず共存しないとのことですが、最近そのメカニズムに関する報告が出ていました^１）。

ベタレインの生合成についてはまだ不明な部分もあるようですが、合成に関わる基本的な遺伝子は解明されていて上海市農業科学院で「ベタニンライス（Betanin Rice）」が^２）、トイツでは赤ビートよりベタレイン含量の多いトマトが作出されているようです^３）。

ベタレイン合成に関与する酵素遺伝子をアントシアニン含有植物に導入した場合は、アントシアニン含量がかなり減少するものの、ベタニンとアントシアニンは共存し、リンドウ目のトルコギキョウの場合は、両色素を含有する濃いワインレッドの花ができたとのことです^４）。

クリスパーCas9等によるゲノム編集作物が今後注目されることでしょう。

ベタレインのベタシアニンとベタキサンチンに共通する基本構造はベタラミン酸（Betalamic acid）で、この化合物はチロシンの水酸化によって生じたL-ドーパ（L-4,5-Dopa）からジオキシゲナーゼによるベンゼン環の解列反応に伴い生成するようです。

ベンゼン環を切断する反応は面白いです。土壌汚染物質の分解などに応用できるといいなと思ってしまいます。

ベタラミン酸の尻尾部分はカルボニル基なので、アミノカルボニル反応でシクロドーパ（cyclo-DOPA）やそのグルコシドと自発的に反応するとベタニジンやベタニンが生成し、アミノ酸やアミンと反応するとベタキサンチンが生じる仕組みのようです。

今回とりあげたオシロイバナの場合はベタシアニン類のベタニンに加えて、インディカキサンチンIやブルガキサンチンⅠ、ミラキサンチンⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴなど８種類のベタキサンチンが確認されているようです^５）。ベタラミン酸の立体異性体が存在。

　オシロイバナの花色についてはメンデルの法則に合わない例として良く取り上げられているようですが、その他に花びらがキメラ模様になることも話題になっており、キメラをもたらす遺伝子としてトランスポゾン（動く遺伝子）が関与しているとのことです。

　トランスポゾンはアントシアニン遺伝子等の発現に関する研究によって発見されたもので、1983年のノーベル生理学・医学賞になっていますが、同じ花色素の一つであるベタレインの発現にも関与しているとのことで興味深いです。

参考）

１）Masaaki Sakuta et al.：Anthocyanin synthesis potential in betalain-producing Caryopyllales plant., J.Plant Research (2021), 134:1335-1349.

２）Yong-Sheng Tian, et al. : Metabolic engineering of rice endosperm for betanin biosynthesis., New Phytologist, 225, 1915-1922(2020).

３）Ramone Grutzner et al.: Engineering Betalain Biosynthesis in Tomato for High Level Betanin Production in Fruits, Frontiers in Plant Science, 12: 682443(2021)

4）Eri Tomizawa et al.: Additional betalain accumulation by genetic engineering leads to a novel flower color in lisianthus (Eustoma grandiflorum)., Plant Biotechnology, 38,323-330(2021).

5）M.Piattelli, et al.: Pigments of centrospermae V:Betaxanthins from Mirabilis Jalapa L,. Phytochemistry, 4(6), 817-823(1965).

2022年11月8日火曜日

牛久沼への散歩とセイタカアワダチソウ

11月２日に牛久沼まで散歩しました。

国道６号牛久土浦バイパスの歩道を歩きながら、歩道脇の野草の写真を撮りました。

国道６号線の牛久土浦バイパスの歩道を歩き牛久沼へ

カナムグラやコセンダングサ、オヒシバなど、それぞれの野草の種子が目立ち始め秋の深まりを感じます。

オヒシバの上にはベニシジミが止まっていました。

オヒシバに止まったベニシジミ

ツバメシジミはコセンダングサの花の蜜を吸っていました。

コセンダングサの花の蜜を吸うツバメシジミ

天気が良かったので牛久沼のほとりの景色も綺麗でした。

牛久沼の散歩では、アヤメ苑に設置されたトイレの上の展望台からいつも写真を撮っています。今回は10時30分頃の写真ですが、放射冷却で気温が下がり沼にはモヤがかかっていました。

アヤメ苑展望台から牛久沼を望む（11月2日）

　沼のほとりではセイタカアワダチソウの花の写真を撮りました。

セイタカアワダチソウの花

セイタカアワダチソウは帰化植物で在来のススキなどと競合することなどから日本では駆除の対象になっていますが、繁殖力・成長力ともに旺盛なので利用できるといいなと感じます。

でも、岩手に帰ると以前よりセイタカアワダチソウが目立たなくなったように思いますので、ススキやイタドリ、ヨモギなど在来の路地野草も挽回しているのでしょうか。

　セイタカアワダチソウはキク科アキノキリンソウ属（Solidago）に分類され、世界的には様々な類似種があるようですが、日本に生育している種類は北米原産のSolidago Canadensis と記されている場合が多いようです。

　セイタカアワダチソウは名称の由来のとおり泡立ったように見える黄色の花が目立ちますので、その黄色色素について調べて見ました。

　黄色い色はカロテノイドのキサントフィル属の一員のルテインが主体のようです。でも、ほうれん草やマリーゴールドの花に多く存在するオールトランス型のルテインと異なり、主要成分はその立体異性体の9シス, 9’-シス型のようです^１）。

ルテインの立体異性体の比較

網膜に蓄積し眼を光から保護するルテインはオールトランス型のようなので^２）、少し期待外れでした。

でも人における消化吸収系ではシス型の方が体内吸収率が高いとのことで、むしろシス型への変換工程に関する研究も行われており^３）、体内でのシス・トランスの変換機構について興味を持ちました。ロドプシンのレチナールは光によりシス体からトランス体になった後にシス体に変換されることも分かっているようなので、調べて見たいです。

　その他の機能性成分としてセイタカアワダチソウの葉には、クロロゲン酸とルチン、ケンフェロール配糖体が比較的多く存在するようです^４）。

海外では観賞用としての改良のため、花にアントシアニン合成遺伝子を導入した組換え体の作成も行っているようです^５）。

　セイタカアワダチソウやアキノキリンソウは食用にもなるとのことで、日本でもネット上の話題では、春先のロゼット葉や若芽、若い花穂などを食べた例があるようです。　

　私はまだ試していませんけれど。

参考）

１）Gyorgyi Horbath et al.: Separation and Identification of Carotenoids in Flowers of Chelidonium majus L. and Inflorescences of Solidago canadensis L., Chromatographia 71, 103-108(2010)

２）Frederick Khachik et al.: Transformations of Selected Carotenoids in Plasma, Liver, and Ocular Tissues of Humans and in Nonprimate Animal Models., IOVS, 43(11), 3383-3392(2002)

３）本田真己：シス異性化による物性変化を利用したカロテノイド加工の効率化、日本食品工学会誌、21(1),1 -10(2020）

４）Iman M. El-Sayed et al.: Molecular Characterization and Positive Impact of Brassinosteroids and Chitosan on Solidago canadensis cv. Tara Characteristics., Horticulturae 2020, 6, 100.

５）Oded Skaliter et al.: Ectopic Expression of PAP1 Leads to Anthocyanin Accumulation and Novel Floral Color in Genetically Engineered Goldenrod (Solidago canadensis L.)., Frontiers in Plant Science, 2019, 10, 156.