JP5582505B2 - セレンテラジン類縁体及びその製造方法 - Google Patents

セレンテラジン類縁体及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、セレンテラジン類縁体及びその製造方法などに関する。
生物発光は、一部の生物種において観測される、ルシフェリン（発光基質）−ルシフェラーゼ（発光を触媒する酵素）反応と呼ばれる生体内における化学反応にもとづく現象である。国内外で古くからルシフェリンやルシフェラーゼの同定研究をはじめ、分子レベルでの発光メカニズムの解明など、数多くの研究が行われてきた。
近年では、生物発光は生物学研究ツールとして用いられるほか、生物発光の原理を活用して、薬剤のハイスループットスクリーニング（HTS）や生体内分子イメージングなど、医薬分野への展開を指向した応用研究が生物発光の原理を活用して盛んに行われている。
生物発光を行う代表的な発光生物として、ホタル、ウミシイタケ、ウミホタル、深海エビ、及び発光微生物などが知られている。オワンクラゲも発光生物であるが、オワンクラゲの生物発光はルシフェラーゼ反応による発光ではなく、イクオリンという基質−酵素−分子状酸素の三者複合体発光蛋白質がCa2+と反応して生じる発光である。生物発光システムの発光基質として、イミダゾピラジノン骨格を有する化合物を利用する生物が多く知られている。
中でもセレンテラジン（coelenterazine: CTZ）は、オワンクラゲ由来の発光蛋白質であるイクオリンや、ウミシイタケ（Renilla）などいくつかの発光生物由来のルシフェラーゼの発光基質（ルシフェリン）として利用されている共通の化合物であり、そのため、CTZについてこれまでに多くの研究成果が蓄積している。
実際、これまでに50種類程度のセレンテラジン類縁体（CTZアナログ）が合成され、それらの一部についてはいくつかの生物発光系において基質特異性が調べられている（例えば、非特許文献１〜５参照）。
Shimomura O. et al. Biochem. J. 251, 405−410 (1988) Shimomura O. et al. Biochem. J. 261, 913−920 (1989) Inouye S.& Shimomura O. Biochem. Biophys. Res. Commun. 233, 349−353 (1997) Inouye S. & Sasaki S. Protein Express. Purif. 56, 261−268 (2007) Inouye S. & Sahara Y. Biochem. Biophys. Res. Commun. 265, 96−101 (2008)
上記状況において、公知のセレンテラジン類縁体と異なる発光特性を示すセレンテラジン類縁体などが求められていた。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、セレンテラジンの２位のベンゼン環上の水酸基の代りにメチル、トリフルオロメチル、メトキシ、又はエチルを有するセレンテラジン類縁体が、公知のセレンテラジン類縁体と異なる発光特性を有することなどを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下に示す、セレンテレジン類縁体、及びセレンテラジン類縁体の製造方法などを提供する。
（１）下記一般式（１）

で表わされる化合物
（式中、
Ｒ１は、水素、水酸基、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
Ｒ２は、水素、水酸基、ハロゲン、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
Ｒ３は、水素、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、又はアルコキシルであり、
Ｒ４は、置換若しくは非置換のアリール、置換若しくは非置換のアリールアルキル、置換若しくは非置換のアリールアルケニル、脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルキル、脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルケニル、脂肪族環式基、又は複素環式基であり、
Ｒ５は、水素、又は置換若しくは非置換のアルキルであり、
Ｘ１は、水素、水酸基、ハロゲン、アルコキシル、又はアミノであり、
Ｘ２は、水素、又は水酸基であり、
但し、Ｒ２及びＲ３が水素の時は、Ｒ1は、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
Ｒ１及びＲ３が水素の時は、Ｒ２は、水酸基、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
Ｒ１及びＲ２が水素の時は、Ｒ３は、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、又はアルコキシルである。）。
（２）一般式（１）において、
Ｒ１は、水素、水酸基、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、トリフルオロメチル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシであることを特徴とする上記（１）に記載の化合物。
（３）一般式（１）において、
Ｒ２は、水素、水酸基、フッ素、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、トリフルオロメチル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシであることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の化合物。
（４）一般式（１）において、
Ｒ３は、水素、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシであることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の化合物。
（５）一般式（１）において、
Ｒ４は、フェニル、ｐ−ヒドロキシフェニル、ベンジル、α−ヒドロキシベンジル、フェニルエチル、フェニルビニル、シクロヘキシル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、メチル、エチル、プロピル、２−メチルプロピル、２−メチルプロペニル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、又はチオフェン−２−イルであること、
を特徴とする、上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の化合物。
（６）一般式（１）において、
Ｒ１は、水素、メチル、エチル、トリフルオロメチル、又はメトキシであり、
Ｒ２は、水素、水酸基、メチル、又はメトキシであり、
Ｒ３は、水素、又はメチルであり、
Ｒ４は、ベンジルであり、
Ｒ５は、水素であり、
Ｘ１は、水酸基であり、
Ｘ２は、水素であり、
但し、Ｒ２及びＲ３が水素の時は、Ｒ1は、メチル、エチル、トリフルオロメチル、又はメトキシであり、
Ｒ１及びＲ３が水素の時は、Ｒ２は、水酸基、メチル、又はメトキシであり、
Ｒ１及びＲ２が水素の時は、Ｒ３は、メチルであること、
を特徴とする、上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の化合物。
（７）下記式

で表わされる、上記（６）に記載の化合物。
（８）下記式

で表わされる、上記（６）に記載の化合物。
（９）下記式

で表わされる、上記（６）に記載の化合物。
（１０）下記式

で表わされる、上記（６）に記載の化合物。
（１１）下記式

で表わされる、上記（６）に記載の化合物。
（１２）下記式

で表わされる、上記（６）に記載の化合物。
（１３）下記式

で表わされる、上記（６）に記載の化合物。
（１４）下記式

で表わされる、上記（６）に記載の化合物。
（１５）下記一般式（２）

で表わされる化合物を、
（式中、
Ｒ４は、置換若しくは非置換のアリール、置換若しくは非置換のアリールアルキル、置換若しくは非置換のアリールアルケニル、脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルキル、脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルケニル、脂肪族環式基、又は複素環式基であり、
Ｒ５は、水素、又は置換若しくは非置換のアルキルであり、
Ｘ1は、水素、水酸基、ハロゲン、アルコキシル、又はアミノであり、
Ｘ2は、水素、又は水酸基である。）
下記一般式（３）

で表わされる化合物
（式中、
Ｒ1は、水素、水酸基、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
Ｒ2は、水素、水酸基、ハロゲン、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
Ｒ３は、水素、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、又はアルコキシルであり、
但し、Ｒ２及びＲ３が水素の時は、Ｒ1は、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
Ｒ１及びＲ３が水素の時は、Ｒ２は、水酸基、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
Ｒ１及びＲ２が水素の時は、Ｒ３は、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、又はアルコキシルである。）
に反応させることを含む、
下記一般式（１）

で表わされる化合物
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｘ１、及びＸ２は、前記の通りである。）
の製造方法。
（１６）一般式（１）において、
Ｒ１は、水素、水酸基、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、トリフルオロメチル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシであることを特徴とする上記（１５）に記載の方法。
（１７）一般式（１）において、
Ｒ２は、水素、水酸基、フッ素、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、トリフルオロメチル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシであることを特徴とする上記（１５）又は（１６）に記載の方法。
（１８）一般式（１）において、
Ｒ３は、水素、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシであることを特徴とする上記（１５）〜（１７）のいずれか１項に記載の方法。
（１９）一般式（１）において、
Ｒ４は、フェニル、ｐ−ヒドロキシフェニル、ベンジル、α−ヒドロキシベンジル、フェニルエチル、フェニルビニル、シクロヘキシル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、メチル、エチル、プロピル、２−メチルプロピル、２−メチルプロペニル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、又はチオフェン−２−イルであること、
を特徴とする、上記（１５）〜（１８）のいずれか１項に記載の方法。
（２０）一般式（１）において、
Ｒ１は、水素、メチル、エチル、トリフルオロメチル、又はメトキシであり、
Ｒ２は、水素、水酸基、メチル、又はメトキシであり、
Ｒ３は、水素、又はメチルであり、
Ｒ４は、ベンジルであり、
Ｒ５は、水素であり、
Ｘ１は、水酸基であり、
Ｘ２は、水素であり、
但し、Ｒ２及びＲ３が水素の時は、Ｒ1は、メチル、エチル、トリフルオロメチル、又はメトキシであり、
Ｒ１及びＲ３が水素の時は、Ｒ２は、水酸基、メチル、又はメトキシであり、
Ｒ１及びＲ２が水素の時は、Ｒ３は、メチルであること、
を特徴とする、上記（１５）〜（１９）のいずれか１項に記載の方法。
（２１）上記（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の化合物と、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質とを接触させて、カルシウム結合型発光蛋白質を得ることを含む、カルシウム結合型発光蛋白質の製造方法。
（２２）上記（２１）に記載の方法によって製造したカルシウム結合型発光蛋白質を用いることを含む、カルシウムイオンを検出又は定量する方法。
（２３）上記（２１）に記載の方法によって製造したカルシウム結合型発光蛋白質をドナー蛋白質として用いて、生物発光共鳴エネルギー移動（ＢＲＥＴ）法を行うことを特徴とする、生理機能又は酵素活性の解析方法。
（２４）上記（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の化合物と、レニラ（Renilla sp.）、エビ（Oplophorus sp.）、又はガウシア（Gaussia sp.）由来のルシフェラーゼとを用いることを含む、転写活性の測定又は目的物質の検出方法。
（２５）上記（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の化合物と、レニラ（Renilla sp.）、エビ（Oplophorus sp.）、又はガウシア（Gaussia sp.）由来のルシフェラーゼとをドナー蛋白質として用いて、生物発光共鳴エネルギー移動（ＢＲＥＴ）法を行うことを特徴とする、生理機能又は酵素活性の解析方法。
（２６）レニラ（Renilla sp.）がRenilla reniformisである、上記（２４）又は（２５）に記載の方法。
（２７）Renilla reniformis由来のルシフェラーゼが、配列番号１４のアミノ酸配列からなるポリペプチドを含む、上記（２６）に記載の方法。
（２８）エビ（Oplophorus sp.）がOplophorus gracilorostrisである、上記（２４）又は（２５）に記載の方法。
（２９）Oplophorus gracilorostris由来のルシフェラーゼが、配列番号１６のアミノ酸配列からなるポリペプチドを含む、上記（２８）に記載の方法。
（３０）ガウシア（Gaussia sp.）がGaussia princeps.である、上記（２４）又は（２５）に記載の方法。
（３１）Gaussia princeps.由来のルシフェラーゼが、配列番号１８のアミノ酸配列からなるポリペプチドを含む、上記（３０）に記載の方法。
（３２）上記（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の化合物と、レニラ（Renilla sp.）、エビ（Oplophorus sp.）、及びガウシア（Gaussia sp.）からなる群から選択される少なくとも１つの生物由来のルシフェラーゼを含む、転写活性の測定又は目的物質の検出用キット。
（３３）上記（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の化合物と、レニラ（Renilla sp.）、エビ（Oplophorus sp.）、及びガウシア（Gaussia sp.）からなる群から選択される少なくとも１つの生物由来のルシフェラーゼと、有機化合物及び蛍光蛋白質からなる群から選択される少なくとも１つとを含む、生物発光共鳴エネルギー移動（ＢＲＥＴ）法による分子間相互作用の原理を利用した生理機能の解析又は酵素活性の解析用キット。
本発明によれば、新たなセレンテラジン類縁体が提供される。本発明の好ましい態様のセレンテラジン類縁体は、公知のセレンテラジン類縁体と異なる発光特性を示す。
半合成イクオリンの再生時間と発光強度の関係を示す図である。 半合成イクオリンの発光パターンを示す図である。 半合成イクオリンのカルシウムイオン添加による発光スペクトルを示す図である。 半合成イクオリンの初期発光強度とカルシウムイオン濃度との関係を示す図である。 セレンテラジン又はその類縁体の添加によるエビルシフェラーゼの発光スペクトルを示す図である。 セレンテラジン又はその類縁体の添加によるガウシアルシフェラーゼの発光スペクトルを示す図である。 セレンテラジン誘導体又はその類縁体の添加によるレニラルシフェラーゼの発光スペクトルを示す図である。
以下、本発明について詳細に説明する。
１．本発明のセレンテラジン類縁体
本発明は、次の下記一般式（１）で表わされる化合物（本発明のセレンテラジン類縁体）を提供する。

（式中、
Ｒ１は、水素、水酸基、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
Ｒ２は、水素、水酸基、ハロゲン、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
Ｒ３は、水素、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、又はアルコキシルであり、
Ｒ４は、置換若しくは非置換のアリール、置換若しくは非置換のアリールアルキル、置換若しくは非置換のアリールアルケニル、脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルキル、脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルケニル、脂肪族環式基、又は複素環式基であり、
Ｒ５は、水素、又は置換若しくは非置換のアルキルであり、
Ｘ１は、水素、水酸基、ハロゲン、アルコキシル、又はアミノであり、
Ｘ２は、水素、又は水酸基であり、
但し、Ｒ２及びＲ３が水素の時は、Ｒ1は、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
Ｒ１及びＲ３が水素の時は、Ｒ２は、水酸基、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
Ｒ１及びＲ２が水素の時は、Ｒ３は、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、又はアルコキシルである。）。
Ｒ1の「脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル」は、例えば、非置換の直鎖若しくは分枝鎖の炭素数１〜４個のアルキル、又は例えば１〜１０個の脂肪族環式基によって置換された直鎖若しくは分枝鎖の炭素数１〜４個のアルキルである。脂肪族環式基としては、例えば、シクロヘキシル、シクロペンチル、アダマンチル、シクロブチル、又はシクロプロピルなどが挙げられる。好ましくは、脂肪族環式基は、シクロヘキシル、シクロペンチル、又はアダマンチルなどである。「脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルキル」は、例えば、メチル、エチル、プロピル、２−メチルプロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、シクロブチルメチル、又はシクロプロピルメチルなどであり、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、２−メチルプロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、又はシクロヘキシルエチルなどである。本発明のいくつかの態様では、「脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルキル」は、脂肪族環式基によって置換されていてもよい直鎖のアルキルであり、例えば、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、又はシクロヘキシルエチルなどである。
Ｒ1の「アルコキシル」は、例えば、炭素数１〜６個の直鎖又は分枝鎖のアルコキシである「アルコキシ」は、例えば、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ｎ−ペンチルオキシ、ｉｓｏ−ペンチルオキシ、ｓｅｃ−ペンチルオキシ、１，１−ジメチルプロピルオキシ、１，２−ジメチルプロポキシ、２，２−ジメチルプロピルオキシ、ｎ−ヘキソキシ、１−エチルプロポキシ、２−エチルプロポキシ、１−メチルブトキシ、２−メチルブトキシ、ｉｓｏ−ヘキソキシ、１−メチル−２−エチルプロポキシ、１−エチル−２−メチルプロポキシ、１，１，２−トリメチルプロポキシ、１，１，２−トリメチルプロポキシ、１−プロピルプロポキシ、１，１−ジメチルブトキシ、１，２−ジメチルブトキシ、２，２−ジメチルブトキシ、２，３−ジメチルブチルオキシ、１，３−ジメチルブチルオキシ、２−エチルブトキシ、１，３−ジメチルブトキシ、２−メチルペントキシ、３−メチルペントキシ、ヘキシルオキシ等である。本発明のいくつかの態様では、「アルコキシ」は、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシであり、好ましくは、メトキシである。
本発明の好ましい態様によれば、Ｒ1は、水素、水酸基、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、トリフルオロメチル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシである。本発明のさらに好ましい態様によれば、Ｒ1は、水素、メチル、エチル、トリフルオロメチル、又はメトキシである。
Ｒ2の「ハロゲン」は、例えば、フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素である。本発明の好ましい態様によれば、「ハロゲン」は、フッ素である。
Ｒ2の「脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル」は、例えば、非置換の直鎖若しくは分枝鎖の炭素数１〜４個のアルキル、又は例えば１〜１０個の脂肪族環式基によって置換された直鎖若しくは分枝鎖の炭素数１〜４個のアルキルである。脂肪族環式基としては、例えば、シクロヘキシル、シクロペンチル、アダマンチル、シクロブチル、又はシクロプロピルなどが挙げられる。好ましくは、脂肪族環式基は、シクロヘキシル、シクロペンチル、又はアダマンチルなどである。「脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルキル」は、例えば、メチル、エチル、プロピル、２−メチルプロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、シクロブチルメチル、又はシクロプロピルメチルなどであり、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、２−メチルプロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、又はシクロヘキシルエチルなどである。本発明のいくつかの態様では、「脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルキル」は、脂肪族環式基によって置換されていてもよい直鎖のアルキルであり、例えば、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、又はシクロヘキシルエチルなどである。
Ｒ2の「アルコキシル」は、例えば、炭素数１〜６個の直鎖又は分枝鎖のアルコキシである「アルコキシ」は、例えば、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ｎ−ペンチルオキシ、ｉｓｏ−ペンチルオキシ、ｓｅｃ−ペンチルオキシ、１，１−ジメチルプロピルオキシ、１，２−ジメチルプロポキシ、２，２−ジメチルプロピルオキシ、ｎ−ヘキソキシ、１−エチルプロポキシ、２−エチルプロポキシ、１−メチルブトキシ、２−メチルブトキシ、ｉｓｏ−ヘキソキシ、１−メチル−２−エチルプロポキシ、１−エチル−２−メチルプロポキシ、１，１，２−トリメチルプロポキシ、１，１，２−トリメチルプロポキシ、１−プロピルプロポキシ、１，１−ジメチルブトキシ、１，２−ジメチルブトキシ、２，２−ジメチルブトキシ、２，３−ジメチルブチルオキシ、１，３−ジメチルブチルオキシ、２−エチルブトキシ、１，３−ジメチルブトキシ、２−メチルペントキシ、３−メチルペントキシ、又はヘキシルオキシ等である。本発明のいくつかの態様では、「アルコキシ」は、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシであり、好ましくは、メトキシである。
本発明の好ましい態様によれば、Ｒ２は、水素、水酸基、フッ素、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、トリフルオロメチル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシである。本発明のさらに好ましい態様によれば、Ｒ２は、水素、水酸基、メチル、又はメトキシである。
Ｒ３の「脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル」は、例えば、非置換の直鎖若しくは分枝鎖の炭素数１〜４個のアルキル、又は例えば１〜１０個の脂肪族環式基によって置換された直鎖若しくは分枝鎖の炭素数１〜４個のアルキルである。脂肪族環式基としては、例えば、シクロヘキシル、シクロペンチル、アダマンチル、シクロブチル、又はシクロプロピルなどが挙げられる。好ましくは、脂肪族環式基は、シクロヘキシル、シクロペンチル、又はアダマンチルなどである。「脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルキル」は、例えば、メチル、エチル、プロピル、２−メチルプロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、シクロブチルメチル、又はシクロプロピルメチルなどであり、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、２−メチルプロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、又はシクロヘキシルエチルなどである。本発明のいくつかの態様では、「脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルキル」は、脂肪族環式基によって置換されていてもよい直鎖のアルキルであり、例えば、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、又はシクロヘキシルエチルなどである。
Ｒ３の「アルコキシル」は、例えば、炭素数１〜６個の直鎖又は分枝鎖のアルコキシである「アルコキシ」は、例えば、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ｎ−ペンチルオキシ、ｉｓｏ−ペンチルオキシ、ｓｅｃ−ペンチルオキシ、１，１−ジメチルプロピルオキシ、１，２−ジメチルプロポキシ、２，２−ジメチルプロピルオキシ、ｎ−ヘキソキシ、１−エチルプロポキシ、２−エチルプロポキシ、１−メチルブトキシ、２−メチルブトキシ、ｉｓｏ−ヘキソキシ、１−メチル−２−エチルプロポキシ、１−エチル−２−メチルプロポキシ、１，１，２−トリメチルプロポキシ、１，１，２−トリメチルプロポキシ、１−プロピルプロポキシ、１，１−ジメチルブトキシ、１，２−ジメチルブトキシ、２，２−ジメチルブトキシ、２，３−ジメチルブチルオキシ、１，３−ジメチルブチルオキシ、２−エチルブトキシ、１，３−ジメチルブトキシ、２−メチルペントキシ、３−メチルペントキシ、又はヘキシルオキシ等である。本発明のいくつかの態様では、「アルコキシ」は、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシであり、好ましくは、メトキシである。
本発明の好ましい態様によれば、Ｒ３は、水素、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシである。本発明のさらに好ましい態様によれば、Ｒ３は、水素、又はメチルである。
Ｒ４の「置換若しくは非置換のアリール」は、例えば１〜５個の置換基を有するアリール、又は非置換のアリールである。置換基としては、例えば、ハロゲン（フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素など）、水酸基、炭素数１〜６個のアルキル、炭素数１〜６個のアルコキシル、アミノ、及び炭素数１〜６個のジアルキルアミノなどからなる群から選択される少なくとも１つが挙げられる。本発明のいくつかの態様では、置換基は水酸基である。「置換若しくは非置換のアリール」は、具体的には、フェニル、ｐ−ヒドロキシフェニル、ｐ−アミノフェニル、又はｐ−ジメチルアミノフェニルなどであり、好ましくは、フェニル、又はｐ−ヒドロキシフェニルなどである。本発明のいくつかの態様では、「置換若しくは非置換のアリール」は、非置換のアリールであり、例えば、フェニルなどである。
Ｒ４の「置換若しくは非置換のアリールアルキル」は、例えば１〜５個の置換基を有する炭素数７〜１０個のアリールアルキル、又は非置換の炭素数７〜１０個のアリールアルキルである。置換基としては、例えば、ハロゲン（フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素など）、水酸基、炭素数１〜６個のアルキル、炭素数１〜６個のアルコキシル、アミノ、及び炭素数１〜６個のジアルキルアミノなどが挙げられる。「置換若しくは非置換のアリールアルキル」は、例えば、ベンジル、α−ヒドロキシベンジル、フェニルエチル、p−ヒドロキシベンジル、又はp−ジメチルアミノベンジルなどであり、好ましくは、ベンジル、α−ヒドロキシベンジル、又はフェニルエチルなどである。本発明のいくつかの態様では、「置換若しくは非置換のアリールアルキル」は、ベンジルである。
Ｒ４の「置換若しくは非置換のアリールアルケニル」は、例えば１〜５個の置換基を有する炭素数８〜１０個のアリールアルケニル、又は非置換の炭素数８〜１０個のアリールアルケニルである。置換基としては、例えば、ハロゲン（フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素など）、水酸基、炭素数１〜６個のアルキル、炭素数１〜６個のアルコキシル、アミノ、及び炭素数１〜６個のジアルキルアミノなどが挙げられる。「置換若しくは非置換のアリールアルケニル」は、例えば、フェニルビニル、p−ヒドロキシフェニルビニル、又はp−ジメチルアミノフェニルビニルなどである。本発明のいくつかの態様では、「置換若しくは非置換のアリールアルケニル」は、非置換のアリールアルケニルであり、例えば、フェニルビニルなどである。
Ｒ４の「脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルキル」は、例えば、非置換の直鎖若しくは分枝鎖の炭素数１〜４個のアルキル、又は例えば１〜１０個の脂肪族環式基によって置換された直鎖若しくは分枝鎖の炭素数１〜４個のアルキルである。脂肪族環式基としては、例えば、シクロヘキシル、シクロペンチル、アダマンチル、シクロブチル、又はシクロプロピルなどが挙げられる。好ましくは、脂肪族環式基は、シクロヘキシル、シクロペンチル、又はアダマンチルなどである。「脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルキル」は、例えば、メチル、エチル、プロピル、２−メチルプロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、シクロブチルメチル、又はシクロプロピルメチルなどであり、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、２−メチルプロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、又はシクロヘキシルエチルなどである。本発明のいくつかの態様では、「脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルキル」は、脂肪族環式基によって置換されていてもよい直鎖のアルキルであり、例えば、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、又はシクロヘキシルエチルなどである。
Ｒ４の「脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルケニル」は、非置換の直鎖若しくは分枝鎖の炭素数２〜６個のアルケニル、又は例えば１〜１０個の脂肪族環式基によって置換された直鎖若しくは分枝鎖の炭素数２〜６個のアルケニルである。脂肪族環式基としては、例えば、シクロヘキシル、シクロペンチル、アダマンチル、シクロブチル、又はシクロプロピルなどが挙げられる。好ましくは、脂肪族環式基は、シクロヘキシル、シクロペンチル、又はアダマンチルなどである。「脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルケニル」は、例えば、ビニル、１−プロペニル、２−プロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ブテニル、又は２−メチルプロペニルなどであり、好ましくは、２−メチルプロペニルなどである。
Ｒ４の「脂肪族環式基」は、例えば、シクロヘキシル、シクロペンチル、アダマンチル、シクロブチル、又はシクロプロピルなどが挙げられる。好ましくは、脂肪族環式基は、シクロヘキシルなどである。
Ｒ４の「複素環式基」は、環を構成する原子として炭素以外にＮ、Ｏ、及びＳからなる群から選択される１〜３個の原子を含む例えば５〜７員環であって炭素を介して結合する基、又は２つ以上のそのような環が縮環したものであって炭素を介して結合する基、若しくはそのような環とベンゼン環が縮環したものであって炭素を介して結合する基である。「複素環式基」は、例えば、チオフェン−２−イル、２−フラニル、又は４−ピリジルなどである。本発明のいくつかの態様では、「複素環式基」は、硫黄を含む複素環式基であり、例えば、チオフェン−２−イルである。
本発明の好ましい態様によれば、Ｒ４は、フェニル、ｐ−ヒドロキシフェニル、ベンジル、α−ヒドロキシベンジル、フェニルエチル、フェニルビニル、シクロヘキシル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、メチル、エチル、プロピル、２−メチルプロピル、２−メチルプロペニル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、又はチオフェン−２−イルである。本発明のさらに好ましい態様によれば、Ｒ４は、ベンジルである。
Ｒ５の「置換若しくは非置換のアルキル」は、例えば１〜６個の置換基を有する炭素数１〜６個のアルキル、又は非置換の炭素数１〜６個のアルキルである。置換基としては、例えば、ハロゲン（フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素など）、水酸基、カルボキシル、炭素数１〜６個のアルキル、炭素数１〜６個のアルコキシル、アミノ、及び炭素数１〜６個のジアルキルアミノなどからなる群から選択される少なくとも１つが挙げられる。本発明のいくつかの態様では、置換基は水酸基である。「置換若しくは非置換のアルキル」は、より具体的には、メチル、２−ヒドロキシエチル、カルボキシメチル、又は３−ヒドロキシプロピルなどであり、好ましくは、メチル、又は２−ヒドロキシエチルなどである。
本発明の好ましい態様によれば、Ｒ５は、水素、メチル、又は２−ヒドロキシエチルである。本発明のさらに好ましい態様によれば、Ｒ５は、水素である。
Ｘ１の「ハロゲン」は、例えば、フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素などである。本発明の好ましい態様によれば、「ハロゲン」は、フッ素である。
Ｘ１の「アルコキシル」は、例えば炭素数１〜６個のアルコキシルであり、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、シクロプロポキシ、又はtert−ブチルオキシなどである。本発明の好ましい態様によれば、「アルコキシル」は、メトキシである。
本発明の好ましい態様によれば、Ｘ１は、水素、水酸基、フッ素、メトキシ、又はアミノである。本発明のさらに好ましい態様によれば、Ｘ１は、水酸基である。
Ｘ２は、本発明の好ましい態様によれば、水素である。
本発明のいくつかの態様によれば、一般式（１）において、
Ｒ１は、水素、メチル、エチル、トリフルオロメチル、又はメトキシであり、
Ｒ２は、水素、水酸基、メチル、又はメトキシであり、
Ｒ３は、水素、又はメチルであり、
Ｒ４は、ベンジルであり、
Ｒ５は、水素であり、
Ｘ１は、水酸基であり、
Ｘ２は、水素であり、
但し、Ｒ２及びＲ３が水素である時は、Ｒ１は、メチル、エチル、トリフルオロメチル、又はメトキシであり、
Ｒ１及びＲ３が水素である時は、Ｒ２は、水酸基、メチル、又はメトキシであり、
Ｒ１及びＲ２が水素である時は、Ｒ３は、メチルである。
本発明の一つの態様によれば、一般式（１）で表わされる化合物は、下記式で表わされる化合物である。
本発明の別の態様によれば、一般式（１）で表わされる化合物は、下記式で表わされる化合物である。
本発明のさらに別の態様によれば、一般式（１）で表わされる化合物は、下記式で表わされる化合物である。
本発明のさらに別の態様によれば、一般式（１）で表わされる化合物は、下記式で表わされる化合物である。
本発明のさらに別の態様によれば、一般式（１）で表わされる化合物は、下記式で表わされる化合物である。
本発明のさらに別の態様によれば、一般式（１）で表わされる化合物は、下記式で表わされる化合物である。
本発明のさらに別の態様によれば、一般式（１）で表わされる化合物は、下記式で表わされる化合物である。
本発明のさらに別の態様によれば、一般式（１）で表わされる化合物は、下記式で表わされる化合物である。
本発明のある態様のセレンテラジン類縁体は、公知のセレンテラジン類縁体（例えば、h−セレンテラジン、n−セレンテラジン、及びi−セレンテラジンなど）と異なる発光特性を示す。本発明のいくつかの態様のセレンテラジン類縁体は、エビ（Oplophorus）ルシフェラーゼ、レニラ（Renilla)ルシフェラーゼ、及びガウシア（Gaussia)ルシフェラーゼからなる群から選択される少なくとも１つのルシフェラーゼの比較的良い発光基質となる。本発明の好ましい態様のセレンテラジン類縁体は、エビ（Oplophorus)ルシフェラーゼ、レニラ（Renilla)ルシフェラーゼ、及びガウシア（Gaussia）ルシフェラーゼの比較的良い発光基質となる。
２．本発明のセレンテラジン類縁体の製造方法
一般式（１）で表わされる化合物（本発明のセレンテラジン類縁体）は、次のようにして製造することができる。
すなわち、下記一般式（２）

で表わされる化合物を、
（式中、Ｒ４、Ｒ５、Ｘ1、及びＸ2は、前記の通りである）
下記一般式（３）

で表わされる化合物（式中、Ｒ1、Ｒ２、及びＲ３は、前記の通りである）に反応させることにより、一般式（１）で表わされる化合物を得ることができる。
一般式（２）で表わされる化合物は、公知の方法で製造することができる。例えば、一般式（２）で表わされる化合物は、Kishi, Y. et al., Tetrahedron Lett., 13, 2747−2748 (1972)、又はAdamczyk, M. et al., Org. Prep. Proced. Int., 33, 477−485 (2001)に記載の方法又はそれに準ずる方法で製造することができる。より具体的には、次のようにして、一般式（２）で表わされる化合物を製造することができる。すなわち、まず、ルイス酸触媒を用いて置換フェニルグリオキサールアルドキシムとグリシノニトリル誘導体との環化反応を行い、ピラジンオキシドを形成した後、Raney Ni等を触媒として用いた接触水素還元により製造するか、又は２−アミノ−５−ブロモピラジン誘導体と置換フェニルホウ酸或は置換フェニルホウ酸ピナコールエステルとの鈴木−宮浦カップリング反応を行うことで、一般式（２）で表わされる化合物を製造できる。
一般式（３）で表わされる化合物は、公知の方法で製造することができる。例えば、一般式（３）で表わされる化合物は、Adamczyk, M. et al., Synth. Commun., 32, 3199−3205 (2002)、又はBaganz, H. & May, H.−J. Chem. Ber., 99, 3766−3770 (1966) 及びBaganz, H. & May, H.−J. Angew. Chem., Int. Ed. Eng., 5, 420 (1966) に記載の方法又はそれに準ずる方法で製造することができる。より具体的には、次のようにして、一般式（３）で表わされる化合物を製造することができる。すなわち、置換ベンジルGrignard反応剤をジエトキシ酢酸エチルと低温（−78 ℃）で反応させるか、又はエタノール中でα−ジアゾ−α‘−置換フェニルケトンに次亜塩素酸tert−ブチルを作用させることで、一般式（３）で表わされる化合物を製造することができる。
ここで、本発明の一般式（１）で表わされる化合物の製造方法において使用される溶媒は、特に限定されず、種々のものを使用できる。例えば、ジオキサン、テトラヒドロフラン、エーテル、メタノール、エタノール、又は水等であり、これらは単独で又は混合して使用することができる。
また、本発明の一般式（１）で表わされる化合物の製造方法において、反応温度及び反応時間は、特に限定されないが、例えば、０℃〜２００℃で１時間〜９６時間、室温〜１５０℃で３時間〜７２時間、又は６０℃〜１２０℃で６時間〜２４時間である。
３．カルシウム結合型発光蛋白質の製造方法
本発明のカルシウム結合型発光蛋白質は、一般式（１）で表わされる化合物（本発明のセレンテラジン類縁体）と、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質とを接触させて、カルシウム結合型発光蛋白質を得ることにより、製造又は再生することができる。
ここで、「接触」とは、本発明のセレンテラジン類縁体とカルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質とを同一の反応系に存在させることを意味し、例えば、本発明のセレンテラジン類縁体を収容した容器にカルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質を添加すること、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質を収容した容器に本発明のセレンテラジン類縁体を添加すること、又は本発明のセレンテラジン類縁体とカルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質とを混合すること、などが含まれる。本発明の１つの態様によれば、接触は、還元剤（例えば、メルカプトエタノール、又はジチオスレイトールなど）及び酸素の存在下、低温で行う。より具体的には、本発明の発光蛋白質は、例えば、Shimomura, O. et al. Biochem. J. 251, 405−410 (1988)、及び Shimomura, O. et al. Biochem. J. 261, 913−920 (1989) などに記載の方法によって製造又は再生することができる。本発明のカルシウム結合型発光蛋白質は、酸素存在下において、本発明のセレンテラジン類縁体と分子状酸素から生成するセレンテラジン類縁体のペルオキシドと、アポ蛋白質とが複合体を形成した状態で存在する。前記複合体にカルシウムイオンが結合すると、瞬間的な発光を示し、セレンテラジン類縁体の酸化物であるセレンテラミド類縁体と二酸化炭素を生成する。前記複合体を「本発明の発光蛋白質」と称することがある。
本発明の発光蛋白質を製造するのに用いるアポ蛋白質は、例えば、アポイクオリン、アポクライティン−Ｉ、アポクライティン−ＩＩ、アポオベリン、アポマイトロコミン、アポミネオプシン、又はアポベルボイン等である。本発明のいくつかの態様では、アポ蛋白質は、アポイクオリン、アポオベリン、アポクライティン−Ｉ、アポクライティン−ＩＩ、又はマイトロコミン等であり、例えば、アポイクオリンである。アポ蛋白質は、天然から採取したものであっても、遺伝子工学的に製造したものであってよい。さらに、アポ蛋白質は、カルシウム結合型発光蛋白質を製造できるものであれば、そのアミノ酸配列を天然のものから遺伝子組換え技術によって変異させたものであってもよい。
天然から採取した発光蛋白質のアポ蛋白質（天然型アポ蛋白質）の塩基配列及びアミノ酸配列は、次の通りである。すなわち、天然型アポイクオリンの塩基配列を配列番号１に、アミノ酸配列を配列番号２に示す。天然型アポクライティン−Ｉの塩基配列を配列番号３に、アミノ酸配列を配列番号４に示す。天然型アポクライティン−ＩＩの塩基配列を配列番号５に、アミノ酸配列を配列番号６に示す。天然型アポマイトロコミンの塩基配列を配列番号７に、アミノ酸配列を配列番号８に示す。天然型アポオベリンの塩基配列を配列番号９に、アミノ酸配列を配列番号１０に示す。天然型アポベルボインの塩基配列を配列番号１１に、アミノ酸配列を配列番号１２に示す。
組換え技術によって変異させたアポ蛋白質は、例えば、以下の（ａ）〜（ｃ）からなる群から選択される蛋白質である。
（ａ）天然型アポ蛋白質のアミノ酸配列において１〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び／又は付加したアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性若しくは機能を有する蛋白質、
（ｂ）天然型アポ蛋白質のアミノ酸配列に対して９０％以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性若しくは機能を有する蛋白質、及び
（ｃ）天然型アポ蛋白質の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性若しくは機能を有する蛋白質。
上記「天然型アポ蛋白質」は、例えば、アポイクオリン、アポクライティン−Ｉ、アポクライティン−ＩＩ、アポオベリン、アポマイトロコミン、アポミネオプシン、又はアポベルボイン等である。本発明のある態様では、アポ蛋白質は、アポイクオリン、アポクライティン−Ｉ、アポクライティン−ＩＩ、アポオベリン、又はアポマイトロコミン等であり、好ましくは、アポイクオリンである。これらの天然型アポ蛋白質のアミノ酸配列又は塩基配列は、前記の通りである。
上記「カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性又は機能」とは、例えば、アポ蛋白質がセレンテラジンのペルオキシド若しくはセレンテラジン類縁体のペルオキシドと結合してカルシウム結合型発光蛋白質を形成する活性又は機能を意味する。「蛋白質がセレンテラジンのペルオキシド若しくはセレンテラジン類縁体のペルオキシドと結合してカルシウム結合型発光蛋白質を形成する」とは、具体的には、（１）蛋白質が、セレンテラジンのペルオキシド若しくはセレンテラジン類縁体のペルオキシドと結合して発光蛋白質を形成すること、だけではなく（２）蛋白質が、酸素存在下に、セレンテラジン若しくはその誘導体と接触することにより、蛋白質とセレンテラジンのペルオキシド若しくはセレンテラジン類縁体のペルオキシドとを含有する発光蛋白質（複合体）を形成すること、をも意味する。ここで、「接触」とは、蛋白質とセレンテラジン又はその類縁体とを同一の反応系に存在させることを意味し、例えば、セレンテラジン又はその類縁体を収容した容器に蛋白質を添加すること、蛋白質を収容した容器にセレンテラジン又はその類縁体を添加すること、又は蛋白質とセレンテラジン又はその類縁体とを混合すること、などが含まれる。また、「セレンテラジン類縁体」は、セレンテラジンと同様に、アポ蛋白質として、イクオリン等のカルシウム結合型発光蛋白質を構成しうる化合物を指す。セレンテラジン又はその類縁体は、例えば、本発明のセレンテラジン類縁体の他、セレンテラジン、ｈ−セレンテラジン、ｆ−セレンテラジン、ｃｌ−セレンテラジン、ｎ−セレンテラジン、ｃｐ−セレンテラジン、ｃｈ−セレンテラジン、ｈｃｈ−セレンテラジン、ｆｃｈ−セレンテラジン、ｅ−セレンテラジン、ｅｆ−セレンテラジン、ｅｃｈ−セレンテラジン、又はｈｃｐ−セレンテラジン等である。本発明のセレンテラジン類縁体は、例えば、前述の方法若しくは実施例に記載の方法又はそれに準ずる方法で製造することができる。その他のセレンテラジン又はその類縁体は、例えば、Shimomura et al. (1988) Biochem.J. 251, 405−410、Shimomura et al. (1989) Biochem.J. 261, 913−920、Shimomura et al. (1990) Biochem.J. 270,309−312に記載の方法又はそれに準ずる方法で製造することができる。或いは、チッソ株式会社、和光純薬社及びプロメガ社等から各種市販されているので、これらの市販のものを用いても良い。
上記「１〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び／又は付加したアミノ酸配列」における「１〜複数個」の範囲は、例えば、１〜２０個、１〜１５個、１〜１０個、１〜９個、１〜８個、１〜７個、１〜６個（１〜数個）、１〜５個、１〜４個、１〜３個、１〜２個、１個である。欠失、置換、挿入若しくは付加したアミノ酸の数は、一般的に少ないほど好ましい。上記アミノ酸残基の欠失、置換、挿入及び付加のうち２種以上が同時に生じてもよい。このような領域は、“Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)”、 “Ausbel F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, Supplement 1〜38, John Wiley and Sons (1987−1997)”、“Nuc. Acids. Res., 10, 6487 (1982)”、“Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409 (1982)”、“Gene, 34, 315 (1985)”、“Nuc. Acids. Res., 13, 4431 (1985)”、又は“Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488 (1985)”等に記載の部位特異的変異導入法を用いて、取得することができる。
また、上記「９０％以上の同一性を有するアミノ酸配列」における「９０％以上」の範囲は、例えば、９０％以上、９１％以上、９２％以上、９３％以上、９４％以上、９５％以上、９６％以上、９７％以上、９８％以上、９９％以上、９９．１％以上、９９．２％以上、９９．３％以上、９９．４％以上、９９．５％以上、９９．６％以上、９９．７％以上、９９．８％以上、又は９９．９％以上である。上記同一性の数値は、一般的に大きいほど好ましい。なお、アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、BLAST（例えば、Altzshul S. F. et al., J. Mol. Biol. 215, 403 (1990)、など参照）等の解析プログラムを用いて決定できる。BLASTを用いる場合は、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。
また、上記「ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチド」とは、天然型アポ蛋白質の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチド又は天然型アポ蛋白質のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドの全部又は一部をプローブとして、コロニーハイブリダイゼーション法、プラークハイブリダイゼーション法又はサザンハイブリダイゼーション法などを用いることにより得られるポリヌクレオチド（例えば、ＤＮＡ）をいう。具体的には、コロニー或いはプラーク由来のポリヌクレオチドを固定化したフィルターを用いて、０．７〜１．０ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ存在下、６５℃でハイブリダイゼーションを行った後、０．１〜２倍濃度のＳＳＣ（Saline−sodium citrate）溶液（１倍濃度のＳＳＣ溶液の組成は、１５０ｍｍｏｌ／Ｌ塩化ナトリウム、１５ｍｍｏｌ／Ｌクエン酸ナトリウムよりなる）を用い、６５℃条件下でフィルターを洗浄することにより同定できるポリヌクレオチドをあげることができる。
ハイブリダイゼーションは、Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)、Ausbel F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, Supplement 1〜38, John Wiley and Sons (1987−1997)、又はGlover D. M. and Hames B. D., DNA Cloning 1: Core Techniques, A practical Approach, Second Edition, Oxford University Press (1995)等の実験書に記載されている方法に準じて行うことができる。
ここで言う「ストリンジェントな条件」は、低ストリンジェントな条件、中ストリンジェントな条件、及び高ストリンジェントな条件のいずれでもよい。「低ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5％(w/v)SDS、50％(v/v)ホルムアミド、32℃の条件である。また、「中ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5％(w/v)SDS、50％(v/v)ホルムアミド、42℃の条件である。「高ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5(w/v)％SDS、50％(v/v)ホルムアミド、50℃の条件である。条件を厳しくするほど、二本鎖形成に必要とする相補性が高くなる。具体的には、例えば、これらの条件において、温度を上げるほど高い相同性を有するポリヌクレオチド（例えば、ＤＮＡ）が効率的に得られることが期待できる。ただし、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する要素としては温度、プローブ濃度、プローブの長さ、イオン強度、時間、塩濃度など複数の要素が考えられ、当業者であればこれら要素を適宜選択することで同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。
なお、ハイブリダイゼーションに市販のキットを用いる場合は、例えばAlkphos Direct Labelling Reagents（アマシャムファルマシア社製）を用いることができる。この場合は、キットに添付のプロトコールにしたがい、標識したプローブとのインキュベーションを一晩行った後、メンブレンを55℃の条件下で0.1% (w/v) SDSを含む1次洗浄バッファーで洗浄後、ハイブリダイズしたＤＮＡを検出することができる。
これ以外にハイブリダイズ可能なポリヌクレオチドとしては、BLAST等の解析プログラムにより、デフォルトのパラメータを用いて計算したときに、アポ蛋白質のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドと約60％以上、65％以上、70％以上、75％以上、80％以上、85％以上、88％以上、90％以上、92％以上、95％以上、97％以上、98％以上、99％以上、99.3％以上、99.5％以上、99.7％以上、99.8％以上、99.9％以上の同一性を有するDNAをあげることができる。なお、アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、前述した方法を用いて決定できる。
本発明で使用することができる組換えアポ蛋白質として、例えば、Shimomura, O. and Inouye, S.Protein Express. Purif. (1999) 16: 91−95に記載の組換えイクオリン、Inouye, S. and Sahara, Y. Protein Express. Purif. (2007) 53: 384−389に記載の組換えクライティン−I、又はInouye, S.J.Biochem. (2008)143: 711−717に記載の組換えクライティン−IIなどを挙げることができる。
このようにして得たカルシウム結合型発光蛋白質は、さらに精製に供しても良い。カルシウム結合型発光蛋白質の精製は、通常の分離・精製方法に従って行うことができる。分離・精製方法としては、例えば、硫酸アンモニウム沈殿、ゲルろ過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、逆相高速液体クロマトグラフィー、透析法、限外ろ過法などを単独で、又は適宜組み合わせて用いることができる。
本発明のある態様の発光蛋白質は、公知の発光蛋白質とは異なる発光特性を示す。本発明のいくつかの態様の発光蛋白質は、天然セレンテラジンを含む発光蛋白質と比較してCa2+感受性が低く、i−CTZ又はn−CTZを含む発光蛋白質と同様、系中のCa2+濃度変化を指標とする高精度アッセイ系への応用に適している。
４．本発明のセレンテラジン類縁体又は本発明の発光蛋白質の利用
（１）発光基質としての利用
本発明のいくつかの態様のセレンテラジン類縁体は、発光触媒の作用により発光するので、発光基質として利用できる。そこで、本発明は、本発明のセレンテラジン類縁体に、発光触媒を接触させることを含む、発光方法を提供する。ここで、「接触」とは、本発明のセレンテラジン類縁体と発光触媒とを同一の反応系に存在させることを意味し、例えば、セレンテラジン類縁体を収容した容器に発光触媒を添加すること、発光触媒を収容した容器にセレンテラジン類縁体を添加すること、又はセレンテラジン類縁体と発光触媒とを混合すること、などが含まれる。
本発明の発光方法に用いる発光触媒は、例えば、エビ（Oplophorus sp.）（例えばOplophorus gracilorostris）由来のルシフェラーゼ（エビルシフェラーゼ）、ガウシア（Gaussia sp.）（例えば、Gaussia princeps）由来のルシフェラーゼ（ガウシアルシフェラーゼ）、レニラ（Renilla sp.）（例えば、Renilla reniformis、若しくはRenilla muelleri ）由来のルシフェラーゼ（レニラルシフェラーゼ）、Pleuromamma sp. 由来のルシフェラーゼ（プレウロマンマルシフェラーゼ）、又はMetridia longa由来のルシフェラーゼ（メトリデアルシフェラーゼ）である。本発明のいくつかの態様のセレンテラジン類縁体は、エビルシフェラーゼ、ガウシアルシフェラーゼ、又はレニラルシフェラーゼの発光基質となる。本発明のある態様のセレンテラジン類縁体は、エビルシフェラーゼの発光基質となる。本発明の別の態様のセレンテラジン類縁体は、エビルシフェラーゼ、ガウシアルシフェラーゼ、及びレニラルシフェラーゼの発光基質となる。これらの発光触媒は、例えば、Shimomura et al. (1988) Biochem. J. 251, 405−410、Shimomura et al. (1989) Biochem. J. 261, 913−920、又はShimomura et al. (1990) Biochem. J. 270, 309−312に記載の方法又はそれに準ずる方法で製造することができる。或いは、チッソ株式会社、和光純薬社及びプロメガ社等から各種市販されているので、これらの市販のものを、本発明の発光方法に用いても良い。
ここで、レニラルシフェラーゼのうち、Renilla reniformis由来のルシフェラーゼの塩基配列を配列番号１３に、アミノ酸配列を配列番号１４に示す。また、エビルシフェラーゼのうち、Oplophorus gracilorostris由来のルシフェラーゼの塩基配列を配列番号１５に、アミノ酸配列を配列番号１６に示す。さらに、ガウシアルシフェラーゼのうち、Gaussia princeps由来のルシフェラーゼの塩基配列を配列番号１７に、アミノ酸配列を配列番号１８に示す。
本発明の一つの態様では、レニラルシフェラーゼが、Renilla reniformis由来のルシフェラーゼであり、例えば、配列番号１４のアミノ酸配列からなるポリペプチドを含む。本発明の別の態様では、エビルシフェラーゼが、Oplophorus gracilorostris由来のルシフェラーゼであり、例えば、配列番号１６のアミノ酸配列からなるポリペプチドを含む。本発明のさらに別の態様では、ガウシアルシフェラーゼが、Gaussia princeps由来のルシフェラーゼであり、例えば、配列番号１８のアミノ酸配列からなるポリペプチドを含む。
これらの発光触媒を本発明のいくつかの態様のセレンテラジン類縁体に接触させることで、発光が生じる。通常発光時間は、0.01〜1時間であるが、条件の選択により、発光時間を更に長時間とすることも、又は発光時間を更に短時間とすることも可能である。
（２）カルシウムイオンの検出又は定量
上記のようにして得た本発明の発光蛋白質は、アポ蛋白質と、セレンテラジン類縁体及び分子状酸素より生成するセレンテラジン類縁体のペルオキシドとが非共有的な結合を形成したものであり、且つカルシウムイオンの作用によって発光する発光蛋白質（ホロ蛋白質）である。よって、本発明の発光蛋白質は、カルシウムイオンの検出又は定量に使用することができる。
カルシウムイオンの検出又は定量は、検体溶液を直接発光蛋白質溶液に添加し、発生する発光を測定することにより行うことができる。或いは、検体溶液に発光蛋白質溶液を添加し、発生する発光を測定することにより、カルシウムイオンを検出又は定量することもできる。また、前記発光蛋白質は、カルシウムイオンの検出又は定量を行う測定系に添加する前に、予めアポ蛋白質の水溶液と本発明のセレンテラジン類縁体とを接触させて生成させたものを用いてもよい。また、測定系中で、アポ蛋白質とセレンテラジン類縁体とを接触させることにより、アポ蛋白質とセレンテラジン類縁体のペルオキシドとからなる発光蛋白質を生成させてもよい。生成した発光蛋白質は、アポ蛋白質と本発明のセレンテラジン類縁体のペルオキシドとの複合体（発光蛋白質）であり、前記複合体（すなわち本発明の発光蛋白質）はカルシウムイオン濃度依存的に発光する。
カルシウムイオンの検出又は定量は、カルシウムイオンによる本発明の発光蛋白質の発光を、発光測定装置を用いて測定することにより行うことができる。発光測定装置としては、市販されている装置、例えば、Ｃｅｎｔｒｏ ＬＢ ９６０（ベルトールド社製）などを使用することができる。カルシウムイオン濃度の定量は、発光蛋白質を用いて、既知のカルシウムイオン濃度に対する発光標準曲線を作成することにより、測定可能である。
本発明のセレンテラジン類縁体は、アポ蛋白質とセレンテラジン類縁体のペルオキシドとからなる発光蛋白質を作製し、前記発光蛋白質をマイクロインジェクション法などの手法により細胞内に直接導入することによって、生理的条件下の細胞内カルシウムイオン濃度変化の検出に利用することもできる。
本発明のセレンテラジン類縁体は、マイクロインジェクション法などの手法により細胞内に導入する以外に、アポ蛋白質遺伝子（アポ蛋白質をコードするポリヌクレオチド）を細胞内で発現させることによって、細胞内で生成させ、さらに、生成したアポ蛋白質に細胞外より本発明のセレンテラジン類縁体を付与することにより、発光蛋白質を生成させるのに用いてもよい。
このようにして細胞内に導入した、又は細胞内で生成した本発明の発光蛋白質を用いて、外部刺激（たとえば、レセプターに関与する薬剤による刺激等）に対する細胞内のカルシウムイオン濃度の変化を測定することもできる。
（３）発光によるレポーター蛋白質等としての利用
本発明の発光蛋白質は、レポーター蛋白質としてプロモーターなどの転写活性の測定に利用することもできる。アポ蛋白質をコードするポリヌクレオチドを、目的のプロモーター又は他の発現制御配列（例えば、エンハンサーなど）に融合したベクターを構築する。前記ベクターを宿主細胞に導入し、さらに、これに、セレンテラジン又はその類縁体を接触させ、本発明の発光蛋白質に由来する発光を検出することにより、目的のプロモーター又は他の発現制御配列の活性を測定することができる。ここで、「接触」とは、宿主細胞とセレンテラジン又はその類縁体とを同一の培養系・反応系に存在させることを意味し、例えば、宿主細胞の培養容器にセレンテラジン又はその類縁体を添加すること、宿主細胞とセレンテラジン又はその類縁体とを混合すること、宿主細胞をセレンテラジン又はその類縁体の存在下で培養することなどが含まれる。また、セレンテラジン又はその類縁体は、本発明のセレンテラジン類縁体の他、前記したものが挙げられる。
本発明のセレンテラジン類縁体は、プロモーターなどの転写活性の測定のために利用することができる。例えば、発光触媒をコードするポリヌクレオチドを、目的のプロモーター又は他の発現制御配列（例えば、エンハンサーなど）に融合したベクターを構築する。前記ベクターを宿主細胞に導入し、さらに、これに、本発明のセレンテラジン類縁体を接触させ、本発明のセレンテラジン類縁体に由来する発光を検出することにより、目的のプロモーター又は他の発現制御配列の活性を測定することができる。ここで、「接触」とは、宿主細胞と本発明のセレンテラジン類縁体とを同一の培養系・反応系に存在させることを意味し、例えば、宿主細胞の培養容器にセレンテラジン類縁体を添加すること、宿主細胞とセレンテラジン類縁体とを混合すること、宿主細胞をセレンテラジン類縁体の存在下で培養することなどが含まれる。また、発光触媒は、前述のものであり、例えば、レニラルシフェラーゼ、エビルシフェラーゼ、及びガウシアルシフェラーゼからなる群から選択される少なくとも１つのルシフェラーゼである。
さらに、本発明は、プロモーターなどの転写活性の測定に使用するためのキットを提供する。本発明のいくつかの態様のキットは、本発明のセレンテラジン類縁体と、発光触媒とを含む。本発明の別の態様のキットは、本発明の発光蛋白質と、セレンテラジン又はその類縁体とを含む。セレンテラジン又はその類縁体、或いは発光触媒などの試薬は、適当な溶媒に溶解することにより保存に適した形態に調製することができる。溶媒としては、水、エタノール、各種緩衝液などからなる群から選択される少なくとも１つを用いることができる。本キットは、さらに必要に応じて、専用容器、その他必要なアクセサリー、及び説明書などからなる群から選ばれる少なくとも１つを含んでも良い。
（４）発光による検出マーカ等としての利用
本発明の発光蛋白質は、発光による検出マーカとして利用することができる。本発明の検出マーカは、例えば、イムノアッセイ又はハイブリダイゼーションアッセイなどにおける目的物質の検出に利用することができる。本発明の発光蛋白質を化学修飾法など通常用いられる方法により目的物質（蛋白質或いは核酸など）と結合させて使用することができる。このような検出マーカを用いた検出方法は、通常の方法によって行うことができる。また、本発明の検出マーカは、例えば、アポ蛋白質と目的物質との融合蛋白質として発現させ、マイクロインジェクション法などの手法により細胞内に導入し、さらに、これに、本発明のセレンテラジン類縁体を接触させることによって、本発明の発光蛋白質を生成させ、さらに、これに、セレンテラジン又はその類縁体を接触させて、前記目的物質の分布を測定するために利用することもできる。ここで、「接触」とは、細胞と本発明のセレンテラジン類縁体等とを同一の培養系・反応系に存在させることを意味し、例えば、細胞の培養容器に本発明のセレンテラジン類縁体等を添加すること、細胞と本発明のセレンテラジン類縁体等とを混合すること、宿主細胞を本発明のセレンテラジン類縁体等の存在下で培養することなどが含まれる。また、「セレンテラジン又はその類縁体」は、本発明のセレンテラジン類縁体の他、前記のものを例示することができる。
また、本発明は、セレンテラジン類縁体と、発光触媒とを用いることを含む、イムノアッセイ又はハイブリダイゼーションアッセイなどにおける目的物質の検出方法を提供する。この場合、発光触媒を化学修飾法など通常用いられる方法により目的物質（蛋白質或いは核酸など）と結合させて使用することができる。このような検出マーカを用いた検出方法は、通常の方法によって行うことができる。また、検出マーカは、例えば、発光触媒と目的物質との融合蛋白質として発現させ、マイクロインジェクション法などの手法により細胞内に導入し、さらに、これに、本発明のセレンテラジン類縁体を接触させることによって、前記目的物質の分布を測定するために利用することもできる。ここで、「接触」とは、細胞と本発明のセレンテラジン類縁体とを同一の培養系・反応系に存在させることを意味し、例えば、細胞の培養容器に本発明のセレンテラジン類縁体を添加すること、細胞と本発明のセレンテラジン類縁体とを混合すること、宿主細胞を本発明のセレンテラジン類縁体の存在下で培養することなどが含まれる。また、発光触媒は、前述のものであり、例えば、レニラルシフェラーゼ、エビルシフェラーゼ、及びガウシアルシフェラーゼからなる群から選択される少なくとも１つのルシフェラーゼである。
このような目的物質などの分布の測定は、発光イメージング等の検出法などを利用して行うこともできる。なお、アポ蛋白質は、マイクロインジェクション法などの手法により細胞内に導入する以外に、細胞内で発現させて用いることもできる。
さらに、本発明は、イムノアッセイ又はハイブリダイゼーションアッセイなどにおける目的物質の検出に使用するためのキットを提供する。本発明のいくつかの態様のキットは、本発明の発光蛋白質と、セレンテラジン又はその類縁体とを含む。本発明の別の態様のキットは、本発明のセレンテラジン類縁体と、発光触媒とを含む。セレンテラジン又はその類縁体、或いは発光触媒などの試薬は、適当な溶媒に溶解することにより保存に適した形態に調製することができる。溶媒としては、水、エタノール、各種緩衝液などからなる群から選択される少なくとも１つを用いることができる。本キットは、さらに必要に応じて、専用容器、その他必要なアクセサリー、及び説明書などからなる群から選ばれる少なくとも１つを含んでも良い。
（５）アミューズメント用品の材料
アポ蛋白質と本発明のセレンテラジン類縁体のペルオキシドとからなる複合体（本発明の発光蛋白質）は、微量のカルシウムイオンと結合するだけで発光する。よって、本発明の発光蛋白質は、アミューズメント用品の材料の発光基材として好適に使用することができる。アミューズメント用品としては、たとえば、発光シャボン玉、発光アイス、発光飴、発光絵の具等があげられる。本発明のアミューズメント用品は、通常の方法によって製造することができる。
（６）生物発光共鳴エネルギー移動（ＢＲＥＴ）法
本発明のいくつかの態様のセレンテラジン類縁体は、前記のように、発光触媒の作用により発光するので、生物発光共鳴エネルギー移動（ＢＲＥＴ）法による分子間相互作用の原理を利用した生理機能の解析や酵素活性の解析（又は測定）等の分析方法に利用することができる。また、本発明の発光蛋白質も、生物発光共鳴エネルギー移動（ＢＲＥＴ）法による分子間相互作用の原理を利用した生理機能の解析や酵素活性の測定等の分析方法に利用することができる。
例えば、本発明のいくつかの態様のセレンテラジン類縁体と発光触媒とをドナー蛋白質として使用し、有機化合物又は蛍光蛋白質をアクセプターとして使用して、両者の間で生物発光共鳴エネルギー移動（ＢＲＥＴ）を起こすことにより蛋白質間の相互作用を検出することができる。ここで、発光触媒は、前述のものであり、例えば、レニラルシフェラーゼ、エビルシフェラーゼ、及びガウシアルシフェラーゼからなる群から選択される少なくとも１つのルシフェラーゼである。或いは本発明の発光蛋白質をドナー蛋白質として使用し、有機化合物又は蛍光蛋白質をアクセプターとして使用して、両者の間で生物発光共鳴エネルギー移動（ＢＲＥＴ）を起こすことにより蛋白質間の相互作用を検出することができる。本発明のある態様では、アクセプターとして使用する有機化合物は、Hoechist3342、Indo−1又はDAP1などである。本発明の別の態様では、アクセプターとして使用する蛍光蛋白質は、緑色蛍光蛋白質（GFP）、青色蛍光蛋白質（BFP）、変異GFP蛍光蛋白質又はフィコビリンなどである。本発明の好ましい態様において、解析する生理機能は、オーファン受容体（特にG蛋白質共役受容体）、アポトーシス、又は遺伝子発現による転写調節などである。また、本発明の好ましい態様において、分析する酵素は、プロテアーゼ、エステラーゼ又はリン酸化酵素などである。
ＢＲＥＴ法による生理機能の解析は、公知の方法で行うことができ、例えば、Biochem. J. 2005, 385, 625−637、又はExpert Opin. Ther Tarets, 2007 11: 541−556などに記載の方法に準じて行うことができる。また、酵素活性の測定も、公知の方法で行うことができ、例えば、Nat Methods 2006, 3:165−174、又はBiotechnol J. 2008, 3:311−324などに記載の方法に準じて行うことができる。
さらに、本発明は、上記分析方法に使用するためのキットを提供する。キットは、本発明のセレンテラジン類縁体と、発光触媒と、有機化合物及び／又は蛍光蛋白質とを含む。あるいは、キットは、本発明の発光蛋白質と、有機化合物及び／又は蛍光蛋白質とを含む。セレンテラジン類縁体、発光触媒、本発明の発光蛋白質、有機化合物、蛍光蛋白質などの試薬は、適当な溶媒に溶解することにより保存に適した形態に調製することができる。溶媒としては、水、エタノール、各種緩衝液などからなる群から選択される少なくとも１つを用いることができる。本キットは、さらに必要に応じて、専用容器、その他必要なアクセサリー、及び説明書などからなる群から選ばれる少なくとも１つを含んでも良い。
なお、本明細書に記載した全ての文献及び刊行物は、その目的にかかわらず参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする。また、本明細書は、本願の優先権主張の基礎となる日本国特許出願である特願2009−27921号（2009年2月9日出願）の特許請求の範囲、明細書、および図面の開示内容を包含する。
また、本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を実施できる。発明を実施するための最良の形態及び具体的な実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図並びに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々に修飾ができることは、当業者にとって明らかである。
なお、以下の実施例においてクロマトグラフィー用の混合溶媒の比率は特に説明が無い限りv/v である。
[合成例]
セレンテラジン類縁体(CTZ類縁体)の合成法の概要
ケトアセタールを用いた、i−セレンテラジン（i−CTZ (R1 = I, R2 = H, R3= H)）、n−セレンテラジン（n−CTZ (R1, R2 = benzo, R3= H)）、me−セレンテラジン（me−CTZ (R1 = CH3, R2 = H, R3 = H)）、et−セレンテラジン（et−CTZ (R1 = C2H5, R2= H, R3 = H)）、cf3−セレンテラジン（cf3−CTZ (R1 = CF3, R2 = H, R3 = H)、meo−セレンテラジン（meo−CTZ (R1 = OCH3, R2 = H, R3 = H)）、3me−セレンテラジン（3me−CTZ (R1 =H, R2 = CH3, R3 = H)）、3meo−セレンテラジン（3meo−CTZ (R1 =H, R2 = OCH3, R3 = H)）、αmeh−セレンテラジン（αmeh−CTZ (R1=H, R2 = H, R3 = CH3)）、及び3−イソセレンテラジン（3iso−CTZ (R1 =H, R2 = OH, R3= H)）の合成法の概要は、下記に示す通りである。
また、ケトアルデヒドを用いた、i−セレンテラジン（i−CTZ）の合成法の概要は、下記に示す通りである。
方法
CTZ類縁体の合成の際に、フラッシュカラムクロマトグラフィーは、シリカゲル（関東化学社製37563−85、silica gel 60 N（球状、中性）、粒径40−50μm）を用いて行った。ただし、CTZ類縁体の精製の際には、酸性シリカゲル（関東化学社製37562−79、 silica gel 60（球状）、粒径40−50μm）を用いた。
薄層クロマトグラフィー（TLC）は、あらかじめシリカゲルが塗布されたガラスプレート（MERCK社製1.05715, silica gel 60 F254）を用いて行った。
CTZ類縁体の純度は、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）を用いて検定した：Agilent社製1100 シリーズHPLCシステム：測定条件、カラム：Lichrosorb（登録商標） RP−18（5μm, 4.0 mm i.d. ´ 125 mm, Merck Chemicals社製）；移動相：gradient 60−100% methanol/0.1% aqueous TFA for 40 min；流速：0.45 mL/min；検出：UV 225 nm；インジェクトサンプル量：0.5 mg/5 mL in methanol/0.1% aqueous TFA = 6/4。
融点（Mp）は、ヤナコ（YANACO）機器開発研究所社製、MP−J3微量融点測定装置を用いて測定した（未補正値）。
CTZ類縁体（20 μMメタノール溶液）の紫外吸収スペクトル（UV）は、島津製作所（SHIMADZU）社製、UV−3100紫外可視近赤外分光光度計を用い、石英セル（光路長10 mm）中、25 ℃においてスキャン速度、高速の条件で測定した。
CTZ類縁体（8 μg/mLメタノール溶液）の蛍光スペクトル（FL）は、日本分光（JASCO）社製、FP−6500分光蛍光光度計を用い、石英セル（光路長10 mm）中、25 ℃において励起波長330 nm、励起側バンド幅3 nm、蛍光側バンド幅3 nm、レスポンス0.5秒、感度Medium、走査速度100 nm/minの条件で測定した。
1H NMRスペクトルは、バリアン（Varian）社製、Unity Plus 400核磁気共鳴装置を用いて測定した。13C NMRスペクトルは、日本電子（JEOL）社製、JNM−EX270核磁気共鳴装置を用いて測定した。19F NMRスペクトルは、バリアン（Varian）社製、Mercury 300核磁気共鳴装置を用いて測定した。NMRスペクトル測定用溶媒には、CDCl3又はCD3OD（いずれもCIL社製）を使用した。
化学シフト（δ）は、テトラメチルシラン（(CH3)4Si）（CDCl3中での1H NMR測定；δ 0 ppm）、測定溶媒の非重水素化体由来のピーク（CD3OD中での1H NMR測定；δ 3.31 ppm、CDCl3中での13C NMR測定；δ 77.0 ppm）、又はヘキサフルオロベンゼン（19F NMR測定；δ 0 ppm）を内部標準として相対的な値として表し、結合定数（J）はHzで示した。略号s、d、t、q、m、及びbrはそれぞれ単重線、二重線、三重線、四重線、多重線、及び幅広線を表す。
赤外分光スペクトル（IRスペクトル）は、DRS−8000A拡散反射測定装置を装着した島津製作所（SHIMADZU）社製、IRPrestige−21フーリエ変換赤外分光光度計を用いて拡散反射法により測定した。
高分解能質量分析スペクトル（HRMS）は、日本電子（JEOL）社製、JMS−700を用い、電子衝撃イオン化（EI+）法、又は高速原子衝突（FAB+）法により測定した。FAB+法の際のマトリックスには、m−ニトロベンジルアルコール（NBA）又はグリセロールを用いた。
［合成例１］i−セレンテラジン（i−CTZ）の合成
合成例１−１
アルゴン雰囲気下、4−ヨードフェニル酢酸（11）（Chen, Q.−H. et al., Bioorg. Med. Chem. 14, 7898−7909 (2006) に記載の方法によって製造）（1.06 g, 4.05 mmol）に塩化チオニル（5.00 mL, 68.6 mmol）を加え、1.5時間半加熱還流（100 ℃）した。室温まで放冷後、減圧濃縮し、4−ヨードフェニルアセチルクロリド（12）を茶色油状の粗生成物として得た。これ以上の精製は行わず、そのまま次の反応に用いた。
合成例１−２
アルゴン雰囲気下、上記で調整した4−ヨードフェニルアセチルクロリド（12）をテトラヒドロフラン（THF）（2 mL）及びアセトニトリル（2 mL）に溶解し、0 ℃に冷却した。これにトリメチルシリルジアゾメタンのジエチルエーテル溶液（2.0 M, 4.00 mL, 8.00 mmol）をゆっくりと加え、室温まで昇温後、一晩（14時間）攪拌した。減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/ジエチルエーテル＝1/1）にて精製し、1−diazo−3−(4−iodophenyl)propan−2−one（13）を淡黄色固体として得た（635 mg, 2.22 mmol, 54.9%, 2 steps）。
TLC Rf = 0.34（n−ヘキサン/ジエチルエーテル＝1/2）；
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 3.55 (s, 2H), 5.14 (s, 1H), 6.97−7.01 (AA’BB’, 2H), 7.65−7.69 (AA’BB’, 2H)；
13C NMR (67.8 MHz, CDCl3) δ47.3, 55.1, 92.9, 131.4 (2C), 134.2, 137.9 (2C), 191.9；
IR (KBr, cm−1) 737, 802, 841, 1007, 1138, 1306, 1371, 1402, 1483, 1630, 2102, 2114, 3076；
HRMS (EI) m/z285.9597 (M, C9H7IN2O required 285.9603)。
合成例１−３
アルゴン雰囲気下、1−diazo−3−(4−iodophenyl)propan−2−one（13）（1.11 g, 3.88 mmol）を脱水エタノール（10 mL）に溶解し、0 ℃に冷却した。これに次亜塩素酸tert−ブチル（440μL, 3.89 mmol）を加え、0 ℃のまま１時間攪拌した。減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝9/1）にて精製し、1,1−diethoxy−3−(4−iodophenyl)propan−2−one（14）を黄色油状物質として得た（758 mg, 2.18 mmol, 56.1%）。
TLC Rf = 0.27 (n−ヘキサン/酢酸エチル = 9/1);
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ1.25 (t, 6H, J = 7.0 Hz), 3.55 (dq, 2H, J = 9.5, 7.0 Hz), 3.71 (dq, 2H, J = 9.5, 7.0 Hz), 3.83 (s, 2H), 4.61 (s, 1H), 6.94−6.98 (AA’BB’, 2H), 7.62−7.66 (AA’BB’, 2H);
13C NMR (67.8 MHz, CDCl3) δ15.2 (2C), 43.0, 63.6 (2C), 92.5, 102.6, 131.9 (2C), 133.5, 137.6 (2C), 202.7;
IR (KBr, cm−1) 718, 1007, 1061, 1098, 1157, 1315, 1369, 1400, 1443, 1485, 1584, 1643, 1732, 2882, 2928, 2976, 3321;
HRMS (FAB+/NBA) m/z349.0303 (M+H, C13H18IO3 required 349.0301).
合成例1−4
アルゴン雰囲気下、1,1−diethoxy−3−(4−iodophenyl)propan−2−one（14）（421 mg, 1.21 mmol）を1,4−ジオキサン（2 mL）及び水（0.4 mL）に溶解した。これにセレンテラミン（Adamczyk, M. et al., Org. Prep. Proced. Int., 33, 477−485 (2001) に記載の方法によって製造）（222 mg, 801μmol）を加え、0 ℃に冷却した後、さらに濃塩酸（0.20 mL）を加え、100 ℃で一晩（15時間）攪拌した。室温まで放冷後、減圧濃縮し、残渣をアルゴン気流下でシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝1/2→酢酸エチル→酢酸エチル/メタノール＝20/1→10/1）で精製した。得られた固体をさらに再沈殿（n−ヘキサン/アセトン）することで、i−セレンテラジン（15，i−CTZ）を黄土色粉末として得た（45.2 mg, 84.7μmol, 10.6%）。
TLC Rf = 0.52（酢酸エチル/メタノール＝20/1）；
HPLC retention time 21.5 min；
Mp 157−159 °C (dec.)；
UV (MeOH) λmax (ε) = 259 (24900), 343 (5500), 432 (8300) nm；
FL (MeOH) λmax Em. 545.5 nm；
1H NMR (400 MHz, CD3OD) δ4.18 (s, 2H), 4.48 (s, 2H), 6.88−6.92 (AA’BB’, 2H), 7.09−7.13 (AA’BB’, 2H), 7.22−7.42 (m, 5H), 7.55−7.60 (AA’BB’, 2H), 7.60−7.66 (AA’BB’, 2H), 7.94 (br, 1H)；
IR (KBr, cm−1) 700, 839, 1007, 1171, 1236, 1277, 1506, 1541, 1558, 1609, 1647, 2810, 2934, 2965, 3030, 3059；
HRMS (EI) m/z533.0587 (M, C26H20IN3O2 required 533.0600)。
［合成例２］n−セレンテラジン（n−CTZ）の合成
合成例２−1
アルゴン雰囲気下、ジエトキシ酢酸エチル（900 μL, 5.06 mmol）のTHF溶液（15 mL）に−78 ℃にて、(2−naphtalenylmethyl)magnesium bromide（21）のジエチルエーテル溶液（0.25 M, 25.0 mL, 6.25 mmol）をゆっくりと滴下した。−78 ℃にて2.5時間撹拌した後、徐々に室温まで昇温し、15時間撹拌した。これに20％塩化アンモニウム水溶液（10 mL）を加え、酢酸エチルで抽出した（×3）。有機層を水（×1）と飽和食塩水（×1）で順次洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝19/1）にて精製し、1,1−diethoxy−3−(2−naphthalenyl)propan−2−one（22）を無色油状物質として得た（675 mg, 2.48 mmol, 49.0%）。
TLC Rf= 0.37（n−ヘキサン/酢酸エチル＝9/1）；
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ1.26 (t, 6H, J = 7.0 Hz), 3.56 (dq, 2H, J = 9.5, 7.0 Hz), 3.72 (dq, 2H, J= 9.5, 7.0 Hz), 4.06 (s, 2H), 4.66 (s, 1H), 7.35 (dd, 1H, J = 1.8, 8.5 Hz), 7.42−7.49 (m, 2H), 7.69 (s, 1H), 7.76−7.84 (m, 3H)；
13C NMR (67.8 MHz, CDCl3) δ15.2 (2C), 43.9, 63.5 (2C), 102.4, 125.7, 126.1, 127.66, 127.69, 128.0, 128.1, 128.5, 131.4, 132.4, 133.5, 203.2；
IR (KBr, cm−1) 812, 1017, 1061, 1098, 1125, 1310, 1370, 1508, 1732, 2882, 2928, 2976, 3053；
HRMS (FAB+/NBA+NaI) m/z 295.1316 (M+Na, C17H20O3Na required 295.1310)。
合成例２−２
アルゴン雰囲気下、1,1−diethoxy−3−(2−naphthalenyl)propan−2−one（22）（369 mg, 1.35 mmol）を1,4−ジオキサン（2 mL）及び水（0.4 mL）に溶解した。これにセレンテラミン（310 mg, 1.12 mmol）を加え、0 ℃に冷却した後、さらに濃塩酸（0.20 mL）を加え、100 ℃で一晩（15時間）攪拌した。室温まで放冷後、減圧濃縮し、残渣をアルゴン気流下でシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝1/2→酢酸エチル→酢酸エチル/メタノール＝50/1→20/1）で精製し、得られた固体をさらに再沈殿（n−ヘキサン/アセトン）することで、n−coelenterazine（23, n−CTZ）を黄色粉末として得た（88.5 mg, 193 μmol, 17.3%）。
TLC Rf = 0.47（酢酸エチル/メタノール＝20/1）；
HPLC retention time 20.6 min；
Mp 149−151 °C (dec.)；
UV (MeOH) λmax (ε) = 262.5 (34500), 349.5 (6400), 432.5 (11700) nm；
FL (MeOH) λmax Em. 434.5, 544 nm；
1H NMR (400 MHz, CD3OD) δ4.35 (s, 2H), 4.41 (s, 2H), 6.85−6.91 (AA’BB’, 2H), 7.18−7.31 (m, 3H), 7.35−7.45 (m, 4H), 7.46−7.54 (m, 3H), 7.68−7.80 (m, 5H)；
IR (KBr, cm−1) 698, 760, 815, 839, 1173, 1242, 1277, 1456, 1508, 1541, 1558, 1611, 2812, 2967, 3055, 3152；
HRMS (EI) m/z 457.1778 (M, C30H23N3O2required 457.1790)。
[合成例３]me−セレンテラジン（me−CTZ）の合成
合成例３−１
真空下で切削片状マグネシウム（270 mg, 11.1 mmol）をヒートガン用いて加熱乾燥した。室温まで放冷し、アルゴン雰囲気下にした後、THF（8 mL）を加え、これに4−メチルベンジルクロリド（31）（1.35 mL, 10.2 mmol）を室温にてゆっくりと滴下した。反応液は、反応熱によりあたたかくなり、ほとんどのマグネシウム片が消費された。これを室温まで放冷し、(4−methylbenzyl)magnesium chloride（32）のTHF溶液として、そのまま次の反応に用いた。
アルゴン雰囲気下、ジエトキシ酢酸エチル（1.80 mL, 10.1 mmol）のTHF溶液（20 mL）に−78 ℃にて、上記で調製した32のTHF溶液をゆっくりと滴下した。−78 ℃にて1時間撹拌した後、これに20％塩化アンモニウム水溶液（10 mL）を加え、酢酸エチルで抽出した（×3）。有機層を水（×1）と飽和食塩水（×1）で順次洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝9/1）にて精製し、1,1−diethoxy−3−(4−methylphenyl)propan−2−one（33）を無色油状物質として得た（1.96 g, 8.27 mmol, 82.4%）。
TLC Rf= 0.45（n−ヘキサン/酢酸エチル＝9/1）；
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ1.25 (t, 6H, J= 7.0 Hz), 2.32 (s, 3H), 3.55 (dq, 2H, J= 9.5, 7.0 Hz), 3.70 (dq, 2H, J = 9.5, 7.0 Hz), 3.85 (s, 2H), 4.63 (s, 1H), 7.08−7.14 (2AA’BB’, 4H)；
13C NMR (67.8 MHz, CDCl3) δ15.1 (2C), 21.0, 43.3, 63.3 (2C), 102.2, 129.1 (2C), 129.6 (2C), 130.6, 136.3, 203.3；
IR (KBr, cm−1) 772, 804, 851, 1022, 1063, 1098, 1146, 1312, 1516, 1732, 2884, 2926, 2976；
HRMS (EI) m/z 236.1409 (M, C14H20O3required 236.1412)。
合成例３−２
アルゴン雰囲気下、1,1−diethoxy−3−(4−methylphenyl)propan−2−one（33）（216 mg, 914μmol）を1,4−ジオキサン（2 mL）及び水（0.4 mL）に溶解した。これにセレンテラミン（196 mg, 707μmol）を加え、0 ℃に冷却した後、さらに濃塩酸（0.20 mL）を加え、100 ℃で一晩（14時間）攪拌した。室温まで放冷後、減圧濃縮し、残渣をアルゴン気流下でシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝1/2→酢酸エチル→酢酸エチル/メタノール＝50/1→20/1）で精製し、得られた固体をさらに再沈殿（n−ヘキサン/アセトン）することで、me−coelenterazine（34, me−CTZ）を黄色粉末として得た（180 mg, 427 μmol, 60.4%）。
TLC Rf = 0.51（酢酸エチル/メタノール＝20/1）；
HPLC retention time 17.1 min；
Mp 150−152 °C (dec.)；
UV (MeOH) λmax (ε) = 260 (20900), 351 (4600), 437.5 (8600) nm；
FL (MeOH) λmax Em. 433.5, 545 nm；
1H NMR (400 MHz, CD3OD) δ2.29 (s, 3H), 4.22 (s, 2H), 4.52 (s, 2H), 6.88−6.93 (AA’BB’, 2H), 7.09−7.14 (AA’BB’, 2H), 7.15−7.20 (AA’BB’, 2H), 7.22−7.34 (m, 3H), 7.38−7.42 (m, 2H), 7.67−7.73 (AA’BB’, 2H), 8.23 (br, 1H)；
IR (KBr, cm−1) 700, 820, 843, 1171, 1238, 1279, 1508, 1541, 1589, 1609, 2812, 2924, 3028；
HRMS (FAB+/glycerol) m/z 422.1880 (M+H, C27H24N3O2required 422.1869)。
［合成例４］et−セレンテラジン（et−CTZ）の合成
合成例４−１
真空下で切削片状マグネシウム（273 mg, 11.2 mmol）をヒートガン用いて加熱乾燥した。室温まで放冷し、アルゴン雰囲気下にした後、THF（8 mL）を加え、これに4−エチルベンジルクロリド（41）（1.48 mL, 9.95 mmol）を室温にてゆっくりと滴下した。反応液は、反応熱によりあたたかくなり、ほとんどのマグネシウム片が消費された。これを室温まで放冷し、(4−ethylbenzyl)magnesium chloride（42）のTHF溶液として、そのまま次の反応に用いた。
アルゴン雰囲気下、ジエトキシ酢酸エチル（1.80 mL, 10.1 mmol）のTHF溶液（20 mL）に−78 ℃にて、上記で調製した、(4−ethylbenzyl)magnesium chloride（42）のTHF溶液をゆっくりと滴下した。−78 ℃にて1時間撹拌した後、これに20％塩化アンモニウム水溶液（10 mL）を加え、酢酸エチルで抽出した（×3）。有機層を水（×1）と飽和食塩水（×1）で順次洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝9/1）にて精製し、1,1−diethoxy−3−(4−ethylphenyl)propan−2−one（43）を無色油状物質として得た（1.29 g, 5.04 mmol, 50.6%）。
TLC Rf = 0.43（n−ヘキサン/酢酸エチル＝9/1）
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ1.22 (t, 3H, J = 7.6 Hz), 1.25 (t, 6H, J = 7.0 Hz), 2.63 (q, 2H, J = 7.6 Hz), 3.55 (dq, 2H, J = 9.5, 7.0 Hz), 3.70 (dq, 2H, J= 9.5, 7.0 Hz), 3.86 (s, 2H), 4.63 (s, 1H), 7.10−7.17 (2AA’BB’, 4H)；
13C NMR (67.8 MHz, CDCl3) δ15.1 (2C), 15.5, 28.4, 43.2, 63.2 (2C), 102.2, 127.9 (2C), 129.6 (2C), 130.8, 142.6, 203.2；
IR (KBr, cm−1) 810, 853, 1022, 1061, 1099, 1151, 1314, 1514, 1732, 2874, 2930, 2974；
HRMS (EI) m/z 250.1566 (M, C15H22O3required 250.1569)。
合成例４−２
アルゴン雰囲気下、1,1−diethoxy−3−(4−ethylphenyl)propan−2−one（43）（301 mg, 1.20 mmol）を1,4−ジオキサン（2 mL）及び水（0.4 mL）に溶解した。これにセレンテラミン（238 mg, 858μmol）を加え、0 ℃に冷却した後、さらに濃塩酸（0.20 mL）を加え、100 ℃で一晩（17時間）攪拌した。室温まで放冷後、減圧濃縮し、残渣をアルゴン気流下でシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝1/2→酢酸エチル→酢酸エチル/メタノール＝50/1→10/1）で精製した。得られた固体をさらに再沈殿（n−ヘキサン/アセトン）することで、et−セレンテラジン（44, et−CTZ）を黄色粉末として得た（240 mg, 551μmol, 64.2%）。
TLC Rf = 0.52（酢酸エチル/メタノール＝20/1）；
HPLC retention time 20.5 min；
Mp 145−147 °C (dec.)；
UV (MeOH) λmax (ε) = 259.5 (22300), 342.5 (5000), 434.5 (8800) nm；
FL (MeOH) λmax Em. 433, 546.5 nm；
1H NMR (400 MHz, CD3OD) δ1.19 (t, 3H, J = 7.6 Hz), 2.60 (q, 2H, J = 7.6 Hz), 4.24 (s, 2H), 4.53 (s, 2H), 6.88−6.96 (AA’BB’, 2H), 7.17−7.22 (2AA’BB’, 4H), 7.24−7.34 (m, 3H), 7.38−7.43 (m, 2H), 7.69−7.75 (AA’BB’, 2H), 8.26 (br, 1H)；
IR (KBr, cm−1) 700, 820, 840, 1171, 1238, 1277, 1508, 1541, 1589, 1609, 1647, 2893, 2930, 2963, 3028；
HRMS (FAB+/glycerol) m/z436.2026 (M+H, C28H26N3O2 required 436.2025)。
［合成例５］cf3−セレンテラジン（cf3−CTZ）の合成
合成例５−１
アルゴン雰囲気下、4−トリフルオロメチルフェニル酢酸（51）（817 mg, 4.00 mmol）に塩化チオニル（5.00 mL, 68.9 mmol）を加え、1時間半加熱還流（100 ℃）した。室温まで放冷後、減圧濃縮し、4−トリフルオロメチルフェニルアセチルクロリド（52）を茶色油状の粗生成物として得た。これ以上の精製は行わず、そのまま次の反応に用いた。
合成例５−２
アルゴン雰囲気下、上記で調製したp−トリフルオロメチルフェニルアセチルクロリド（52）をTHF（2 mL）及びアセトニトリル（2 mL）に溶解し、0 ℃に冷却した。これにトリメチルシリルジアゾメタンのジエチルエーテル溶液（2.0 M, 4.00 mL, 8.00 mmol）をゆっくりと加え、室温まで昇温後、一晩（20時間）攪拌した。減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/ジエチルエーテル＝1/1）にて精製し、1−diazo−3−[4−(trifluoromethyl)phenyl]propan−2−one（53）を淡黄色油状物質として得た（666 mg, 2.92 mmol, 72.9%, 2 steps）。
TLC Rf = 0.31（n−ヘキサン/ジエチルエーテル＝1/2）；
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ3.68 (s, 2H), 5.18 (s, 1H), 7.34−7.40 (AA’BB’, 2H), 7.59−7.63 (AA’BB’, 2H)；
13C NMR (67.8 MHz, CDCl3) δ47.4, 55.3, 124.2 (q, 1JC−F = 271.9 Hz), 125.7 (2C, q, 3JC−F = 3.8 Hz), 129.1 (q, 2JC−F = 32.4 Hz), 129.8 (2C), 138.6, 191.4；
19F NMR (282 MHz, CDCl3) δ99.3 (s)；
IR (KBr, cm−1) 743, 824, 854, 1020, 1067, 1119, 1164, 1325, 1366, 1420, 1620, 1634, 1639, 2107, 3086；
HRMS (EI) m/z 228.0511 (M, C10H7F3N2O required 228.0510)。
合成例５−３
アルゴン雰囲気下、1−diazo−3−[4−(trifluoromethyl)phenyl]propan−2−one（53）（661 mg, 2.90 mmol）を脱水エタノール（6 mL）に溶解し、0 ℃に冷却した。これに次亜塩素酸tert−ブチル（330μL, 2.92 mmol）を加え、0 ℃のまま１時間攪拌した。減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝18/1）にて精製し、1,1−diethoxy−3−[4−(trifluoromethyl)phenyl]propan−2−one（54）を無色油状物質として得た（544 mg, 1.87 mmol, 64.7%）。
TLC Rf = 0.29（n−ヘキサン/酢酸エチル＝9/1）；
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ1.26 (t, 6H, J = 7.0 Hz), 3.57 (dq, 2H, J = 9.2, 7.0 Hz), 3.74 (dq, 2H, J = 9.2, 7.0 Hz), 3.96 (s, 2H), 4.62 (s, 1H), 7.30−7.35 (AA’BB’, 2H), 7.54−7.60 (AA’BB’, 2H)；
13C NMR (67.8 MHz, CDCl3) δ15.2 (2C), 43.0, 63.7 (2C), 102.8, 124.3 (q, 1JC−F = 271.9 Hz), 125.3 (2C, q, 3JC−F = 3.8 Hz), 129.6 (q, 2JC−F = 32.4 Hz), 130.3 (2C), 138.1, 202.4；
19F NMR (282 MHz, CDCl3) δ99.3 (s)；
IR (KBr, cm−1) 864, 1020, 1067, 1109, 1125, 1165, 1325, 1732, 2884, 2934, 2980；
HRMS (FAB+/NBA+NaI) m/z 313.1031 (M+Na, C14H17F3O3Na required 313.1027)。
合成例５−４
アルゴン雰囲気下、1,1−diethoxy−3−[4−(trifluoromethyl)phenyl]propan−2−one（54）（359 mg, 1.24 mmol）を1,4−ジオキサン（2 mL）及び水（0.4 mL）に溶解した。これにセレンテラミン（217 mg, 782μmol）を加え、0 ℃に冷却した後、さらに濃塩酸（0.20 mL）を加え、100 ℃で一晩（17時間）攪拌した。室温まで放冷後、減圧濃縮し、残渣をアルゴン気流下でシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝1/2→酢酸エチル→酢酸エチル/メタノール＝20/1→10/1）で精製した。得られた固体をさらに再沈殿（n−ヘキサン/アセトン）することで、cf3−coelenterazine（55，cf3−CTZ）を黄色粉末として得た（232 mg, 488μmol, 62.4%）。
TLC Rf = 0.30（酢酸エチル/メタノール＝20/1）；
HPLC retention time 19.9 min；
Mp 157−161 °C (dec.)；
UV (MeOH) λmax (ε) = 259 (27000), 341.5 (5600), 440.5 (10500) nm；
FL (MeOH) λmax Em. 549.5 nm；
1H NMR (400 MHz, CD3OD) δ4.37 (s, 2H), 4.55 (s, 2H), 6.90−6.95 (AA’BB’, 2H), 7.23−7.34 (m, 3H), 7.39−7.43 (m, 2H), 7.49−7.53 (AA’BB’, 2H), 7.61−7.71 (2AA’BB’, 4H), 8.23 (br, 1H)；
19F NMR (282 MHz, CDCl3) δ101.8 (s)；
IR (KBr, cm−1) 702, 818, 1018, 1067, 1121, 1177, 1327, 1508, 1541, 1593, 1609, 1655, 2814, 2862, 2928, 3032, 3256；
HRMS (FAB+/glycerol) m/z476.1580 (M+H, C27H21F3N3O2required 476.1586)。
［合成例６］meo−セレンテラジン(meo−CTZ)の合成
合成例６−１
アルゴン雰囲気下、4−メトキシフェニルアセチルクロリド（61）（952 mg, 5.16 mmol）をTHF（2.5 mL）及びアセトニトリル（2.5 mL）に溶解し、0 ℃に冷却した。これにトリメチルシリルジアゾメタンのジエチルエーテル溶液（2.0 M, 5.00 mL, 10.0 mmol）をゆっくりと加え、室温まで昇温後、一晩（15時間）攪拌した。減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/ジエチルエーテル＝1/1）にて精製し、1−diazo−3−(4−methoxyphenyl)propan−2−one（62）を淡黄色油状物質として得た（692 mg, 3.64 mmol, 70.6%）。
TLC Rf = 0.41（n−ヘキサン/ジエチルエーテル＝1/2）；
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ3.56 (s, 2H), 3.81 (s, 3H), 5.11 (s, 1H), 6.85−6.90 (AA’BB’, 2H), 7.12−7.18 (AA’BB’, 2H)；
13C NMR (67.8 MHz, CDCl3) δ47.3, 54.7, 55.3, 114.3 (2C), 126.6, 130.5 (2C), 158.9, 193.4；
IR (KBr, cm−1) 821, 851, 943, 1032, 1117, 1179, 1248, 1358, 1512, 1611, 1632, 2102, 2835, 2907, 2934, 3098, 3530；
HRMS (EI) m/z 190.0743 (M, C10H10N2O2required 190.0742)。
合成例６−２
アルゴン雰囲気下、1−diazo−3−(4−methoxyphenyl)propan−2−one（62）（477 mg, 2.51 mmol）を脱水エタノール（5 mL）に溶解し、0 ℃に冷却した。これに次亜塩素酸tert−ブチル（285μL, 2.52 mmol）を加え、0 ℃のまま１時間攪拌した。減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝10/1）にて精製し、1,1−diethoxy−3−(4−methoxyphenyl)propan−2−one（63）を無色油状物質として得た（357 mg, 1.41 mmol, 56.4%）。
TLC Rf = 0.29（n−ヘキサン/酢酸エチル＝9/1）；
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ1.25 (t, 6H, J = 7.0 Hz), 3.55 (dq, 2H, J = 9.5, 7.0 Hz), 3.70 (dq, 2H, J = 9.5, 7.0 Hz), 3.79 (s, 3H), 3.83 (s, 2H), 4.63 (s, 1H), 6.83−6.91 (AA’BB’, 2H), 7.10−7.17 (AA’BB’, 2H)；
13C NMR (67.8 MHz, CDCl3)δ 15.2 (2C), 42.9, 55.3, 63.4 (2C), 102.3, 114.0 (2C), 125.8, 130.8 (2C), 158.6, 203.6；
IR (KBr, cm−1) 1036, 1063, 1098, 1177, 1512, 1612, 1732, 2835, 2897, 2933, 2976；
HRMS (EI) m/z 252.1360 (M, C14H20O4 required 252.1362)。
合成例６−３
アルゴン雰囲気下、1,1−diethoxy−3−(4−methoxyphenyl)propan−2−one（63）（355 mg, 1.41 mmol）を1,4−ジオキサン（2 mL）及び水（0.4 mL）に溶解した。これにセレンテラミン（221 mg, 797μmol）を加え、0 ℃に冷却した後、さらに濃塩酸（0.20 mL）を加え、100 ℃で一晩（17時間）攪拌した。室温まで放冷後、減圧濃縮し、残渣をアルゴン気流下でシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝1/2→酢酸エチル→酢酸エチル/メタノール＝20/1→10/1）で精製した。得られた固体をさらに再沈殿（n−ヘキサン/アセトン）することで、meo−セレンテラジン（64，meo−CTZ）を黄土色粉末として得た（174 mg, 398μmol, 49.9%）。
TLC Rf = 0.31（酢酸エチル/メタノール＝20/1）；
HPLC retention time 13.7 min；
Mp 137−139 °C (dec.)；
UV (MeOH) λmax (ε) = 267 (26000), 344.5 (7400), 435 (8500) nm；
FL (MeOH) λmax Em. 435.5, 549 nm；
1H NMR (400 MHz, CD3OD)δ 3.75 (s, 3H), 4.21 (s, 2H), 4.54 (s, 2H), 6.84−6.94 (2AA’BB’, 4H), 7.18−7.36 (m, 5H), 7.38−7.43 (m, 2H), 7.69−7.75 (AA’BB’, 2H), 8.31 (br, 1H)；
IR (KBr, cm−1) 820, 839, 1177, 1248, 1508, 1558, 1585, 1609, 1647, 2835, 2951, 3030, 3063；
HRMS (FAB+/glycerol) m/z438.1814 (M+H, C27H24N3O3 required 438.1818)。
[合成例７]3me−セレンテラジン（3me−CTZ）の合成
合成例７−１
真空下で切削片状マグネシウム（271 mg, 11.1 mmol）をヒートガン用いて加熱乾燥した。室温まで放冷し、アルゴン雰囲気下にした後、THF（8 mL）を加え、これに3−メチルベンジルクロリド（71）（1.35 mL, 10.2 mmol）を室温にてゆっくりと滴下した。反応液は、反応熱によりあたたかくなり、ほとんどのマグネシウム片が消費された。これを室温まで放冷し、(3−methylbenzyl)magnesium chloride（72）のTHF溶液として、そのまま次の反応に用いた。
アルゴン雰囲気下、ジエトキシ酢酸エチル（1.80 mL, 10.1 mmol）のTHF溶液（20 mL）に−78 ℃にて、上記で調製した72のTHF溶液をゆっくりと滴下した。−78 ℃にて1時間撹拌した後、これに20％塩化アンモニウム水溶液（10 mL）を加え、酢酸エチルで抽出した（×3）。有機層を水（×1）と飽和食塩水（×1）で順次洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝9/1）にて精製し、1,1−diethoxy−3−(3−methylphenyl)propan−2−one（73）を無色油状物質として得た（1.38 g, 5.84 mmol, 58.0%）。
TLC Rf= 0.40（n−ヘキサン/酢酸エチル＝9/1）；
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ1.25 (t, 6H, J= 7.0 Hz), 2.33 (s, 3H), 3.55 (dq, 2H, J= 9.5,
7.0 Hz), 3.70 (dq, 2H, J = 9.5, 7.0 Hz), 3.85 (s, 2H), 4.63 (s, 1H), 6.99−7.08 (m, 3H), 7.18−7.23 (m, 1H)；
13C NMR (67.8 MHz, CDCl3) δ15.2 (2C), 21.4, 43.7, 63.4 (2C), 102.3, 126.8, 127.6, 128.4, 130.6, 133.7, 138.1, 203.3；
IR (KBr, cm−1) 700, 758, 1063, 1099, 1157, 1314, 1736, 2880, 2928, 2976；
HRMS (FAB+/NBA+NaI) m/z 259.1307 (M+Na, C14H20O3Na required 259.1310)。
合成例７−２
アルゴン雰囲気下、1,1−diethoxy−3−(3−methylphenyl)propan−2−one（73）（265 mg, 1.12 mmol）を1,4−ジオキサン（2 mL）及び水（0.4 mL）に溶解した。これにセレンテラミン（202 mg, 728μmol）を加え、0 ℃に冷却した後、さらに濃塩酸（0.20 mL）を加え、100 ℃で一晩（17時間）攪拌した。室温まで放冷後、減圧濃縮し、残渣をアルゴン気流下でシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝1/2→酢酸エチル→酢酸エチル/メタノール＝50/1→20/1）で精製し、得られた固体をさらに再沈殿（n−ヘキサン/アセトン）することで、3me−coelenterazine（74, 3me−CTZ）を黄色粉末として得た（148 mg, 351μmol, 48.2%）。
TLC Rf = 0.52（酢酸エチル/メタノール＝20/1）；
HPLC retention time 17.1 min；
Mp 142−145 °C (dec.)；
UV (MeOH) λmax (ε) = 260 (22500), 349.5 (5100), 435 (8900) nm；
FL (MeOH) λmax Em. 437, 547 nm；
1H NMR (400 MHz, CD3OD) δ2.29 (s, 3H), 4.24 (s, 2H), 4.54 (s, 2H), 6.88−6.94 (AA’BB’, 2H), 7.03−7.14 (m, 3H), 7.16−7.21 (m, 1H), 7.22−7.34 (m, 3H), 7.39−7.43 (m, 2H), 7.69−7.77 (AA’BB’, 2H), 8.30 (br, 1H)；
IR (KBr, cm−1) 700, 748, 820, 841, 1171, 1236, 1277, 1506, 1541, 1589, 1608, 1647, 2862, 2922, 3028；
HRMS (FAB+/glycerol) m/z 422.1863 (M+H, C27H24N3O2required 422.1869)。
［合成例８］3meo−セレンテラジン(3meo−CTZ)の合成
合成例８−１
アルゴン雰囲気下、3−メトキシフェニルアセチルクロリド（81）（952 mg, 5.16 mmol）をTHF（2.5 mL）及びアセトニトリル（2.5 mL）に溶解し、0 ℃に冷却した。これにトリメチルシリルジアゾメタンのジエチルエーテル溶液（2.0 M, 5.00 mL, 10.0 mmol）をゆっくりと加え、室温まで昇温後、一晩（15時間）攪拌した。減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/ジエチルエーテル＝3/2）にて精製し、1−diazo−3−(3−methoxyphenyl)propan−2−one（82）を薄黄色油状物質として得た（650 mg, 3.42 mmol, 66.3%）。
TLC Rf = 0.38（n−ヘキサン/ジエチルエーテル＝1/2）；
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ3.59 (s, 2H), 3.81 (s, 3H), 5.14 (s, 1H), 6.76−6.86 (m, 3H), 7.23−7.29 (m, 1H)；
13C NMR (67.8 MHz, CDCl3) δ47.9, 54.7, 55.0, 112.6, 114.9, 121.6, 129.7, 135.9, 159.8, 192.6；
IR (KBr, cm−1) 691, 764, 876, 949, 1047, 1076, 1150, 1258, 1358, 1489, 1584, 1631, 2104, 2835, 2940, 3003, 3580；
HRMS (EI) m/z 190.0740 (M, C10H10N2O2required 190.0742).
合成例８−２
アルゴン雰囲気下、1−diazo−3−(3−methoxyphenyl)propan−2−one（82）（501 mg, 2.63 mmol）を脱水エタノール（5 mL）に溶解し、−18 ℃に冷却した。これに次亜塩素酸tert−ブチル（300μL, 2.65 mmol）を加え、−18 ℃のまま１時間攪拌した。減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝10/1）にて精製し、1,1−diethoxy−3−(3−methoxyphenyl)propan−2−one（83）を淡黄色油状物質として得た（371 mg, 1.47 mmol, 55.8%）。
TLC Rf = 0.27（n−ヘキサン/酢酸エチル＝9/1）；
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ1.25 (t, 6H, J = 7.0 Hz), 3.55 (dq, 2H, J = 9.5, 7.0 Hz), 3.70 (dq, 2H, J = 9.5, 7.0 Hz), 3.79 (s, 3H), 3.86 (s, 2H), 4.64 (s, 1H), 6.74−6.83 (m, 3H), 7.21−7.25 (m, 1H)；
13C NMR (67.8 MHz, CDCl3) δ15.2 (2C), 43.8, 55.2, 63.4 (2C), 102.3, 112.5, 115.4, 122.2, 129.4, 135.2, 159.7, 203.1；
IR (KBr, cm−1) 1057, 1098, 1150, 1260, 1585, 1732, 2835, 2886, 2934, 2976；
HRMS (FAB+/NBA+KCl) m/z 291.0992 (M+K, C14H20O4K required 291.0999)。
合成例８−３
アルゴン雰囲気下、1,1−diethoxy−3−(3−methoxyphenyl)propan−2−one（83）（254 mg, 1.01 mmol）を1,4−ジオキサン（2 mL）及び水（0.4 mL）に溶解した。これにセレンテラミン（209 mg, 754μmol）を加え、0 ℃に冷却した後、さらに濃塩酸（0.20 mL）を加え、100 ℃で一晩（15時間）攪拌した。室温まで放冷後、減圧濃縮し、残渣をアルゴン気流下でシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝1/2→酢酸エチル→酢酸エチル/メタノール＝20/1→10/1）で精製した（×2）。得られた固体をさらに再沈殿（n−ヘキサン/アセトン）することで、3meo−coelenterazine（84，3meo−CTZ）を黄土色粉末として得た（98.7 mg, 226μmol, 29.9%）。
TLC Rf = 0.33（酢酸エチル/メタノール＝20/1）；
HPLC retention time 13.8 min；
Mp 136−140 °C (dec.)；
UV (MeOH) λmax (ε) = 262 (25600), 346.5 (5400), 438.5 (9900) nm；
FL (MeOH) λmax Em. 428.5, 543.5 nm；
1H NMR (400 MHz, CD3OD) δ3.75 (s, 3H), 4.25 (s, 2H), 4.55 (s, 2H), 6.77 (dd, 1H, J = 1.9, 8.0 Hz), 6.84−6.92 (m, 4H), 7.16−7.34 (m, 4H), 7.38−7.44 (m, 2H), 7.63−7.70 (AA’BB’, 2H), 8.17 (br, 1H)；
IR (KBr, cm−1) 700, 750, 839, 1045, 1170, 1260, 1506, 1541, 1595, 1608, 1647, 2835, 2938, 3030, 3059；
HRMS (FAB+/glycerol) m/z438.1814 (M+H, C27H24N3O3 required 438.1818)。
［合成例９］αmeh−セレンテラジン（αmeh−CTZ）の合成
合成例９−１
真空下で切削片状マグネシウム（274 mg, 11.3 mmol）をヒートガン用いて加熱乾燥した。室温まで放冷し、アルゴン雰囲気下にした後、THF（8 mL）を加え、これに1−クロロエチルベンゼン（91）（1.35 mL, 10.2 mmol）を室温にてゆっくりと滴下した。反応液は、反応熱によりあたたかくなり、ほとんどのマグネシウム片が消費された。これを室温まで放冷し、(1−phenylethyl)magnesium chloride（92）のTHF溶液として、そのまま次の反応に用いた。
アルゴン雰囲気下、ジエトキシ酢酸エチル（1.80 mL, 10.1 mmol）のTHF溶液（20 mL）に−78 ℃にて、上記で調製した92のTHF溶液をゆっくりと滴下した。−78 ℃にて3時間撹拌した後、これに20％塩化アンモニウム水溶液（10 mL）を加え、酢酸エチルで抽出した（×3）。有機層を水（×1）と飽和食塩水（×1）で順次洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝19/1）にて精製し、1,1−diethoxy−3−phenylbutan−2−one（93）を無色油状物質として得た（330 mg, 1.37 mmol, 13.7%）。
TLC Rf= 0.43（n−ヘキサン/酢酸エチル＝9/1）；
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ1.13 (t, 3H, J = 7.0 Hz), 1.20 (t, 3H, J = 7.0 Hz), 1.41 (d, 3H, J = 7.0 Hz), 3.32 (dq, 1H, J = 9.5, 7.0 Hz), 3.47−3.64 (m, 3H), 4.26 (q, 1H, J = 7.0 Hz), 4.59 (s, 1H), 7.22−7.36 (m, 5H)；
13C NMR (67.8 MHz, CDCl3) δ15.1, 15.2, 18.1, 47.3, 62.8, 63.0, 101.2, 127.1, 128.3 (2C), 128.7 (2C), 140.2, 205.8；
IR (KBr, cm−1) 700, 1030, 1063, 1103, 1163, 1452, 1493, 1730, 2874, 2932, 2976；
HRMS (FAB+/NBA+NaI) m/z 237.1496 (M+H, C14H21O3required 237.1491)。
合成例９−２
アルゴン雰囲気下、1,1−diethoxy−3−phenylbutan−2−one（93）（188 mg, 796μmol）を1,4−ジオキサン（2 mL）及び水（0.4 mL）に溶解した。これにセレンテラミン（170 mg, 613μmol）を加え、0 ℃に冷却した後、さらに濃塩酸（0.20 mL）を加え、100 ℃で一晩（16時間）攪拌した。室温まで放冷後、減圧濃縮し、残渣をアルゴン気流下でシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝1/2→酢酸エチル→酢酸エチル/メタノール＝20/1）で精製し、得られた固体をさらに再沈殿（n−ヘキサン/アセトン）することで、αmeh−coelenterazine（94, αmeh−CTZ）を黄色粉末として得た（76.5 mg, 181μmol, 29.6%）。
TLC Rf = 0.53（酢酸エチル/メタノール＝20/1）；
HPLC retention time 17.6 min；
Mp 143−145 °C (dec.)；
UV (MeOH) λmax (ε) = 259.5 (18800), 350 (4400), 439 (7800) nm；
FL (MeOH) λmax Em. 429.5, 551 nm；
1H NMR (400 MHz, CD3OD) δ1.81 (d, 3H, J = 7.3 Hz), 4.56 (q, 1H, J = 7.3 Hz), 4.58 (s, 2H), 6.89−6.94 (AA’BB’, 2H), 7.18−7.40 (m, 8H), 7.43−7.47 (m, 2H), 7.58−7.65 (AA’BB’, 2H), 8.07 (br, 1H)；
IR (KBr, cm−1) 700, 820, 841, 1177, 1215, 1277, 1454, 1508, 1541, 1558, 1610, 1647, 2876, 2934, 2972, 3030, 3059；
HRMS (FAB+/glycerol) m/z422.1872 (M+H, C27H24N3O2 required 422.1869).
［合成例１０］3−イソセレンテラジン（3iso−CTZ）の合成
合成例１０−１
3−(tert−Butyldimethylsilyloxy)benzyl alcohol（101）（Wu, Y.−C. et al., J. Am. Chem. Soc., 130, 7148−7152 (2008) に記載の方法により製造）（7.94 g, 31.4 mmol）をジクロロメタン（150 mL）に溶解し、0 °Cに冷却した。これに、トリエチルアミン（9.10 mL, 66.7 mmol）およびメタンスルホニルクロリド（3.80 mL, 49.1 mmol）を順次加え、室温まで昇温後、25時間撹拌した。これに水を加え、ジクロロメタンで抽出した（×3）。有機層を水（×1）と飽和食塩水（×1）で順次洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝95/1）にて精製し、3−(tert−butyldimethylsilyloxy)benzyl chloride（102）を無色油状物質として得た（5.90 g, 23.0 mmol, 73.1%）。
TLC Rf= 0.45（n−ヘキサン）；
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ0.20 (s, 6H), 0.99 (s, 9H), 4.53 (s, 2H), 6.79 (dd, 1H, J = 1.4, 8.1 Hz), 6.87 (d, 1H, J= 1.4 Hz), 6.97 (d, 1H, J = 8.1 Hz), 7.20 (dd, 1H, J = 8.1, 8.1 Hz)。
合成例１０−２
真空下で切削片状マグネシウム（270 mg, 11.1 mmol）をヒートガン用いて加熱乾燥した。室温まで放冷し、アルゴン雰囲気下にした後、THF（17.5 mL）を加え、これに3−(tert−butyldimethylsilyloxy)benzyl chloride（102）（2.57 g, 10.0 mmol）を室温にてゆっくりと滴下した。反応液は、反応熱によりあたたかくなり、ほとんどのマグネシウム片が消費された。これを室温まで放冷し、3−(tert−butyldimethylsilyloxy)benzylmagnesium chloride（103）のTHF溶液として、そのまま次の反応に用いた。
アルゴン雰囲気下、ジエトキシ酢酸エチル（1.80 mL, 10.1 mmol）のTHF溶液（20 mL）に−78 ℃にて、上記で調製した103のTHF溶液をゆっくりと滴下した。−78 ℃にて1時間撹拌した後、これに20％塩化アンモニウム水溶液（30 mL）を加え、酢酸エチルで抽出した（×3）。有機層を水（×1）と飽和食塩水（×1）で順次洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝10/1）にて精製し、3−[3−(tert−butyldimethylsilyloxy]phenyl]−1,1−diethoxypropan−2−one（104）を無色油状物質として得た（1.90 g, 5.39 mmol, 53.9%）。
TLC Rf= 0.48（n−ヘキサン/酢酸エチル＝10/1）；
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ0.19 (s, 6H), 0.97 (s, 9H), 1.25 (t, 6H, J= 7.0 Hz), 3.54 (dq, 2H, J = 9.5, 7.0 Hz), 3.69 (dq, 2H, J = 9.5, 7.0 Hz), 3.82 (s, 2H), 4.63 (s, 1H), 6.68−6.75 (m, 2H), 6.81 (d, 1H, J = 7.8 Hz), 7.16 (dd, 1H, J = 7.8, 7.8 Hz)；
13C NMR (67.8 MHz, CDCl3) δ−4.4 (2C), 15.2 (2C), 18.2, 25.7 (3C), 43.7, 63.3 (2C), 102.2, 118.5, 121.6, 122.8, 129.3, 135.2, 155.7, 202.9；
IR (KBr, cm−1) 781, 839, 982, 1063, 1157, 1275, 1487, 1585, 1601, 1736, 2859, 2886, 2930, 2955, 2974；
HRMS (EI) m/z 352.2073 (M, C19H32O4Si required 352.2070)。
合成例１０−３
アルゴン雰囲気下、3−[3−(tert−butyldimethylsilyloxy)phenyl]−1,1−diethoxypropan−2−one（104）（390 mg, 1.11 mmol）を1,4−ジオキサン（2 mL）及び水（0.4 mL）に溶解した。これにセレンテラミン（202 mg, 728μmol）を加え、0 ℃に冷却した後、さらに濃塩酸（0.20 mL）を加え、100 ℃で一晩（14時間）攪拌した。室温まで放冷後、減圧濃縮し、残渣をアルゴン気流下でシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル＝1/2→酢酸エチル→酢酸エチル/メタノール＝20/1）で精製し、得られた固体をさらに再沈殿（n−ヘキサン/アセトン）することで、3−isocoelenterazine（105, 3iso−CTZ）を黄色粉末として得た（159 mg, 375μmol, 51.5%）。
TLC Rf = 0.29（酢酸エチル/メタノール＝20/1）；
HPLC retention time 8.6 min；
Mp 160−162 °C (dec.)；
UV (MeOH) λmax (ε) = 265.5 (19300), 351.5 (4400), 433.5 (7700) nm；
FL (MeOH) λmax Em. 429, 549.0 nm；
1H NMR (400 MHz, CD3OD) δ4.20 (s, 2H), 4.53 (s, 2H), 6.66 (dd, 1H, J= 1.4, 8.1 Hz), 6.71−6.77 (m, 2H), 6.88−6.93 (AA’BB’, 2H), 7.12 (dd, 1H, J = 8.1, 8.1 Hz), 7.22−7.35 (m, 3H), 7.39−7.43 (m, 2H), 7.68−7.75 (AA’BB’, 2H), 8.26 (br, 1H)；
IR (KBr, cm−1) 700, 760, 820, 841, 1171, 1238, 1275, 1456, 1506, 1541, 1591, 1608, 2953, 3063, 3150；
HRMS (FAB+/glycerol) m/z 424.1663 (M+H, C26H22N3O3required 424.1661)。
［比較合成例１］i−セレンテラジン（i−CTZ）の合成
比較合成例１−１
アルゴン雰囲気下、4−iodophenylacetic acid（11）（Chen, Q.−H. et al., Bioorg. Med. Chem., 14, 7898−7909 (2006) に記載の方法によって製造）（1.06 g, 4.05 mmol）に塩化チオニル（5.00 mL, 68.6 mmol）を加え、１時間半加熱還流（100 ℃）した。室温まで放冷後、減圧濃縮し、4−iodophenylacetyl chloride（12)を茶色油状の粗生成物として得た。
上記のようにして得られた4−iodophenylacetyl chloride（12）（crude）を、アルゴン雰囲気下でTHF（2 mL）及びアセトニトリル（2 mL）に溶解し、0 ℃に冷却した。これにトリメチルシリルジアゾメタンのジエチルエーテル溶液（2.0 M, 4.00 mL, 8.00 mmol）をゆっくりと加え、室温まで昇温後、一晩（１４時間）攪拌した。減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/ジエチルエーテル = 1/1）にて精製し、1−diazo−3−(4−iodophenyl)propan−2−one（13）を淡黄色固体として得た（635 mg, 4.44 mmol, 55.5%, 2 steps）。
比較合成例１−２
1−Diazo−3−(4−iodophenyl)propan−2−one（13）（1.27 g, 4.43 mmol）を酢酸（20 mL）に溶解し、0 ℃に冷却した。これに47％臭化水素酸（1.55 mL, 13.3 mmol）を加え、室温まで昇温後、さらに1時間攪拌した。これに飽和炭酸水素ナトリウム溶液を加えて中和した後、酢酸エチルで抽出した（×3）。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム溶液（×1）と飽和食塩水（×1）で順次洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、減圧濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー（n−ヘキサン/酢酸エチル = 7/1）にて精製し、1−bromo−3−(4−iodophenyl)propan−2−one（16）を無色固体として得た（1.42 g, 4.18 mmol, 94.4%）。
TLC Rf = 0.41（n−ヘキサン/酢酸エチル = 7/1）；
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ3.90 (s, 2H), 3.91 (s, 2H), 6.96−7.01 (AA’BB’, 2H), 7.66−7.71 (AA’BB’, 2H)。
比較合成例１−３
1−Bromo−3−(4−iodophenyl)propan−2−one（16）（460 mg, 1.36 mmol）をアセトニトリル（4 mL）に溶解し、これにアセトニトリル（4 mL）に溶かした硝酸銀（596 mg, 3.51 mmol）を加え、室温で一晩（１３時間）攪拌した。反応液をセライトろ過し、ろ液を水（×1）と飽和食塩水（×1）で順次洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過後、減圧濃縮し3−(4−iodophenyl)−2−oxopropyl nitrate（17）を無色固体として得た（490 mg, <1.36 mmol, <100%）。これ以上の精製は行わず、そのまま次の反応に用いた。
TLC Rf = 0.26（tailing）（n−ヘキサン/酢酸エチル = 5/1）；
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ3.73 (s, 2H), 4.97 (s, 2H), 6.96−7.00 (AA’BB’, 2H), 7.68−7.73 (AA’BB’, 2H)。
比較合成例１−４
3−(4−Iodophenyl)−2−oxopropyl nitrate（17）（crude, 450 mg）をジメチルスルホキシド（20 mL）に溶解し、これに酢酸ナトリウム三水和物（211 mg, 1.55 mmol）を加え、室温で1時間攪拌した。これに水を加え、ジエチルエーテルで抽出し（×3）、有機層を水（×1）、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液（×1）及び飽和食塩水（×1）で順次洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、ろ過し、減圧濃縮することで3−(4−iodophenyl)−2−oxopropanal（18）をオレンジ色固体として得た（crude, 346 mg, <1.26 mmol, <90.1%）。これ以上の精製は行わず、そのまま次の反応に用いた。
TLC Rf = 0.43（tailing）（n−ヘキサン/酢酸エチル = 5/1）；
比較合成例１−５
アルゴン雰囲気下で3−(4−iodophenyl)−2−oxopropanal（18）（343 mg, 1.25 mmol）を1,4−ジオキサン（2.0 mL）及び水（0.4 mL）に溶解した。これにセレンテラミン（233 mg, 834μmol）を加え、0 ℃に冷却した後、濃塩酸（0.20 mL）を加え、100 ℃で６時間攪拌した。室温まで放冷後、ジクロロメタンと少量のメタノールで抽出した（×4）。有機層を水（×1）と飽和食塩水（×1）で順次洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、減圧濃縮し、残渣をアルゴン気流下でシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー（脱気ジクロロメタン/脱気メタノール = 50/1 → 10/1）で精製した。得られた固体をさらに再沈殿（n−ヘキサン/アセトン）し、i−coelenterazine（15，i−CTZ）を黄土色粉末として得た（52.6 mg, 98.6μmol, 11.8%）。
上記のように調製した、n−CTZ、i−CTZ、me−CTZ、et−CTZ、cf3−CTZ、meo−CTZ、3me−CTZ、3meo−CTZ、αmeh−CTZ、及び3iso−CTZを、以下の実施例において、半合成イクオリンの作製、及び各ルシフェラーゼの基質特異性解析等のために用いた。加えて、以下の実施例では、セレンテラジン（CTZ）及びh−セレンテラジン（h−CTZ）を用いた。CTZ及びh−CTZは、チッソ社製のものを使用した。
尚、以下では、CTZ、又はh−CTZ、n−CTZ、me−CTZ、et−CTZ、cf3−CTZ、meo−CTZ、3me−CTZ、3meo−CTZ、αmeh−CTZ、3iso−CTZ、若しくはi−CTZを、セレンテラジン又はその類縁体と呼ぶことがある。
［実施例１］
基質特異性解析用の半合成イクオリンの作製及び発光活性の測定
以下の半合成イクオリンの作製には、チッソ社製の組換えアポイクオリンを使用した。この組換えアポイクオリンは、Inouye, S. and Sahara, Y. Protein Express. Purif. (2007) 53: 384−389に記載の発現ベクターpiP−HEΔEにヒスチジン配列を挿入したpiP−H−HEを用い、同文献に記載の方法に従って発現し、精製したものである。
（１）半合成イクオリンの作製
10 mM EDTAを含む30 mM Tris−HCl（pH7.6）1 ml に 2−メルカプトエタノール 1μl、組換えアポイクオリン溶液（チッソ社製）1.31μgを加えて混合した。次いでエタノールに溶解したセレンテラジン又はその類縁体 1μl を加えて4 ℃で放置し、半合成イクオリンへと変換した。また、アポイクオリンから半合成イクオリンへの再生時間及び再生効率を確認するために、各再生過程（再生開始から0.5時間、1時間、1.5時間、2時間、3時間及び18時間の各時点）で発光活性を測定した。その結果を図１に示した。
図１に示されているように、本発明のセレンテラジン類縁体（me−CTZ、et−CTZ、cf3−CTZ、meo−CTZ、3me−CTZ, 3meo−CTZ, αmeh−CTZ, 3iso−CTZ）は、発光強度に差が見られるものの、半合成イクオリンにおいて発光基質となることが分かる。
２）発光活性の測定法
上記発光活性の測定は、具体的には、次のように行った。各再生過程の半合成イクオリン溶液2μlに、50 mM 塩化カルシウム溶液を含む50 mM Tris−HCl（pH7.6）100μlを加えることにより発光反応を開始した。発光活性は、発光測定装置Luminescencer−PSN AB2200（アトー社製）にて10秒間測定し、最大発光強度値（Imax）で示した。また、60秒間の発光積算を行ない発光能力とした。
［実施例２］
半合成イクオリンの発光パターンと半減時間の測定法
再生した半合成イクオリン溶液を、0.1% BSA（シグマ社製）及び0.01 mM EDTA、150 mM NaCl を含む20 mM Tris−HCl （pH7.6）にて10倍希釈し、96 穴マイクロプレート（Nunc #236108）に5μl／ウェルで分注した。発光プレートリーダーCentro LB960 （ベルトールド社製）を用いて、50 mM 塩化カルシウム溶液を含む50 mM Tris−HCl（pH7.6）を100μl／ウェルで注入することにより発光反応を開始した。60秒間の発光パターンを測定し、発光の半減衰時間（最大発光強度値の半分になるまでの時間）を求めた。その結果を図2及び下記表1にまとめた。
図2及び表1に示されているように、特に、me−CTZ及びcf3−CTZを発光基質とする半合成イクオリンに関しては、発光の半減衰時間（half decay time）がCTZよりも長いことから、Ca2+測定を瞬間発光測定ではなく、ゆっくり発光させて測定することができる。このことから、me−CTZ及びcf3−CTZを発光基質とする半合成イクオリンは、従来から発光の半減衰時間の遅いイクオリンとして知られているi−CTZやn−CTZを発光基質とする半合成イクオリンと同様に、系中のCa2＋濃度変化を指標とする高精度アッセイ系への応用に適している。
［実施例３］
半合成イクオリンの発光スペクトル測定法
光路長10 mmの石英セルに、1 mM EDTAを含む50 mM Tris−HCl（pH7.6）1 ml、再生した半合成イクオリン溶液100μl（100μg蛋白質）を加えて混合し、次いで0.1 mlの10 mM 塩化カルシウム溶液を含む50 mM Tris−HCl（pH7.6）100μlを加えて発光反応を開始させ、蛍光測定装置（日本分光社製、FP−6500）の励起光源をオフにして測定した。測定条件は、バンド幅：20 nm、レスポンス：0.5秒、走査速度：2000 nm／分、22〜25℃である。その結果を図3に示した。尚、図3中、ＡＱは、セレンテラジンを発光基質とする半合成イクオリンを示す。
図3に示されているように、me−CTZ、et−CTZ、cf3−CTZ、meo−CTZ、3me−CTZ、3meo−CTZ及び3iso−CTZ を発光基質とする半合成イクオリンは、公知のセレンテラジン類縁体（h−CTZ、及びi−CTZ）と異なる発光スペクトルを示す。
［実施例４］
カルシウム標準液の調製
1 g／L の炭酸カルシウム標準液（和光純薬社製）1 mlを50 mM Tris−HCl（pH7.6）9 mlに溶解し、10−3 M 炭酸カルシウム溶液を調製した。
得られた10−3 M 炭酸カルシウム溶液を1 ml 取り、50 mM Tris−HCl（pH7.6）9 mlに加えて、10−4M 炭酸カルシウム溶液を調製した。更に、得られた10−4M 炭酸カルシウム溶液を3 ml取り、50 mM Tris−HCl（pH7.6）6 mlに加えて、3×10−4M 炭酸カルシウム溶液を調製した。得られた10−4M 炭酸カルシウム溶液を1 ml取り、50 mM Tris−HCl（pH7.6）9 mlに加えて、10−5 M 炭酸カルシウム溶液を調製した。更に得られた10−5 M 炭酸カルシウム溶液を3 ml取り、50 mM Tris−HCl（pH7.6）6 mlに加えて、3×10−5 M 炭酸カルシウム溶液を調製した。上記の方法により順次希釈系列を作製し、10−3 M〜10−8 Mのカルシウム標準液を調製した。
［実施例５］
カルシウム濃度検出用の半合成イクオリンの作製
組換えアポイクオリン（チッソ社製）5 mgを、10 mM DTT及び30 mM EDTAを含む50 mM Tris−HCl（pH7.6）5 mlに溶解し、エタノールに溶解した1.2 倍等量のセレンテラジン類縁体 100μgを加えて4 ℃で一昼夜放置し、半合成イクオリンへと変換した。得られた半合成イクオリンは、アミコンウルトラ−４（ミリポア社製、分子量10.000カット）で濃縮後、0.05 mM EDTAを含む30 mM Tris−HCl （pH7.6）3 mlで3 回洗浄し、余剰のセレンテラジン類縁体を除き、EDTA濃度を0.05 mMとした。
この半合成イクオリン溶液（2.5 mg／ml）を0.1 % BSA（シグマ社製）及び0.01 mM EDTA、150 mM NaCl を含む20 mM Tris−HCl（pH7.6）にて希釈した。
［実施例６］
カルシウム標準曲線の作成
上記の様に作製したカルシウム標準液を96 穴マイクロプレート（Nunc #236108）に50μl／ウェル分注し、発光プレートリーダーCentro LB960 （ベルトールド社製）にて、希釈した半合成イクオリン溶液を10μl／ウェル注入して発光強度を60秒間測定し、最大発光強度値（Imax）で示した。それぞれの半合成イクオリンにて同様に測定を行い、得られた各最大発光強度値（Imax）から、各半合成イクオリンのカルシウム標準曲線を作成した。
その結果を図4に示した。
図４に示されているように、本発明のセレンテラジン類縁体（me−CTZ、et−CTZ、cf3−CTZ、meo−CTZ、3me−CTZ, 3meo−CTZ, αmeh−CTZ, 3iso−CTZ）から製造した半合成イクオリンを用いて、カルシウム標準曲線を作成することができることから、本発明の発光蛋白質は、カルシウムイオンの検出又は定量等に使用することができることが分かる。
［実施例７］
エビルシフェラーゼの19 kDa蛋白の基質特異性解析及び発光活性の測定法
エビ(Oplophorus)ルシフェラーゼの19 kDa蛋白を、Inouye, S. and Sasaki, S. Protein Express. and Purif. (2007) 56: 261−268に記載の方法で精製し、使用した。
10 mM EDTA を含む30 mM Tris−HCl (pH7.6) 100μlに、1 mM DTTを含むエビルシフェラーゼの19 kDa蛋白（2.3 mg／ml）1μlを溶解し、エタノールに溶解したセレンテラジン又はその類縁体（1μg／μl）1μlを混合して発光反応を開始させ、発光測定装置Luminescencer−PSN AB2200（アトー社製）で60秒間発光活性を測定した。発光活性は、前記した発光活性の測定を3回行い、発光活性の最大発光強度値（Imax）で示した。また、10秒間の発光積算を行ない発光能力とした。
発光スペクトルは、セレンテラジン又はその類縁体5μg （5μl のエタノール溶解）を、10 mM EDTA を含む30 mM Tris−HCl (pH7.6) 990μl に加え、エビルシフェラーゼ20μl (46μg) を添加することにより、発光を開始した。測定は、蛍光測定装置（日本分光社製、FP−6500）の励起光源をオフにして、バンド幅：20 nm、レスポンス：0.5秒、走査速度：2000 nm／分、22〜25℃で行なった。発光活性、発光能力、及び最大発光波長についての結果を下記表２に示した。また、発光スペクトルチャートは、図５に示した。
表２に示されているように、me−CTZ、et−CTZ、cf3−CTZ、meo−CTZ、3me−CTZ、3meo−CTZ、αme−CTZ、3iso−CTZは、エビルシフェラーゼの比較的良い発光基質となることが分かる。特に、3me−CTZ、3meo−CTZ及び3iso−CTZは、公知のh−CTZと比較して、発光活性及び／又は発光能力が高い。
［実施例８］
ガウシアルシフェラーゼの基質特異性解析及び発光活性の測定法
ガウシア(Gaussia)ルシフェラーゼを、特開2008−099669号公報記載の方法で精製し、使用した。
0.01% Tween20（シグマ社製）、10 mM EDTA を含むリン酸緩衝生理食塩水（シグマ社製）100μlに、ガウシアルシフェラーゼ（0.16 mg／ml）1μl を溶解し、エタノールに溶解したセレンテラジン又はその類縁体（1μg／μl）1μlを混合して発光反応を開始させ、発光測定装置Luminescencer−PSN AB2200（アトー社製）で10秒間発光活性を測定した。発光活性は、前記した発光活性の測定を3回行い、発光活性の最大発光強度値（Imax）で示した。発光スペクトルは、セレンテラジン又はその類縁体5μg （5μl のエタノール溶解）を、10 mM EDTA及び0.01％ Tween20を含むリン酸緩衝生理食塩水 1000μl に加え、ガウシアルシフェラーゼ1μl (0.23μg) を添加することにより、発光を開始した。測定は、蛍光測定装置（日本分光社製、FP−6500）の励起光源をオフにし、バンド幅：20 nm、レスポンス：0.5秒、走査速度：2000 nm／分、22〜25℃で行なった。発光活性、発光能力、及び最大発光波長についての結果を下記表３に示した。また、発光スペクトルチャートは、図６に示した。
ガウシアルシフェラーゼは基質特異性が高く、これまで、その発光基質となるセレンテラジン類縁体は知られていなかったが、表３に示されているように、meo−CTZ及び3iso−CTZはガウシアルシフェラーゼの有効な発光基質となることが分かる。
［実施例９］
レニラルシフェラーゼの基質特異性解析及び発光活性の測定法
レニラ（Renilla）ルシフェラーゼを、Inouye, S. ＆ Shimomura, O. Biochem. Biophys. Res. Commun. (1997) 233: 349−353に記載の方法で精製し、使用した。
10 mM EDTA を含む30 mM Tris−HCl (pH7.6) 100μlに、レニラルシフェラーゼ（0.45 mg／ml）1μlを溶解し、エタノールに溶解したセレンテラジン又はその類縁体（1μg／μl）1μlを混合して発光反応を開始させ、発光測定装置Luminescencer−PSN AB2200（アトー社製）で10秒間発光活性を測定した。発光活性は、前記した発光活性の測定を3回行い、発光活性の最大発光強度値（Imax）で示した。発光スペクトルは、セレンテラジン又はその類縁体5μg （5μl のエタノール溶解）を、10 mM EDTA を含む30 mM Tris−HCl (pH7.6) 1000μl、レニラルシフェラーゼ5μl (2.3μg) に添加することにより、発光を開始した。測定は、蛍光測定装置（日本分光社製、FP−6500）の励起光源をオフにし、バンド幅：20 nm、レスポンス：0.5秒、走査速度：2000 nm／分、22〜25℃で行なった。発光活性、発光能力、最大発光波長についての結果を下記表４に示した。また、発光スペクトルチャートは、図７に示した。
表４に示されているように、me−CTZ、meo−CTZ、3meo−CTZ及び3iso−CTZはレニラルシフェラーゼの基質となることが分かる。
［配列表フリーテキスト］
〔配列番号：１〕天然型アポイクオリンの塩基配列である。
〔配列番号：２〕天然型アポイクオリンのアミノ酸配列である。
〔配列番号：３〕天然型アポクライティン−Ｉの塩基配列である。
〔配列番号：４〕天然型アポクライティン−Ｉのアミノ酸配列である。
〔配列番号：５〕天然型アポクライティン−ＩＩの塩基配列である。
〔配列番号：６〕天然型アポクライティン−ＩＩのアミノ酸配列である。
〔配列番号：７〕天然型アポマイトロコミンの塩基配列である。
〔配列番号：８〕天然型アポマイトロコミンのアミノ酸配列である。
〔配列番号：９〕天然型アポオベリンの塩基配列である。
〔配列番号：１０〕天然型アポオベリンのアミノ酸配列である。
〔配列番号：１１〕天然型アポベルボインの塩基配列である。
〔配列番号：１２〕天然型アポベルボインのアミノ酸配列である。
〔配列番号：１３〕レニラ（Renilla）ルシフェラーゼの塩基配列である。
〔配列番号：１４〕レニラ（Renilla）ルシフェラーゼのアミノ酸配列である。
〔配列番号：１５〕エビ（Oplophorus）ルシフェラーゼの塩基配列である。
〔配列番号：１６〕エビ（Oplophorus）ルシフェラーゼのアミノ酸配列である。
〔配列番号：１７〕ガウシア（Gaussia）ルシフェラーゼの塩基配列である。
〔配列番号：１８〕ガウシア（Gaussia）ルシフェラーゼのアミノ酸配列である。

Claims (32)

  1. 下記一般式（１）

    で表わされる化合物
    （式中、
    Ｒ１は、水素、水酸基、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、又はトリフルオロメチルであり、
    Ｒ２は、水素、水酸基、ハロゲン、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
    Ｒ３は、水素、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、又はアルコキシルであり、
    Ｒ４は、置換若しくは非置換のアリール、置換若しくは非置換のアリールアルキル、置換若しくは非置換のアリールアルケニル、脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルキル、脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルケニル、脂肪族環式基、又は複素環式基であり、
    Ｒ５は、水素、又は置換若しくは非置換のアルキルであり、
    Ｘ１は、水素、水酸基、ハロゲン、アルコキシル、又はアミノであり、
    Ｘ２は、水素、又は水酸基であり、
    但し、Ｒ２及びＲ３が水素の時は、Ｒ1は、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、又はトリフルオロメチルであり、
    Ｒ１及びＲ３が水素の時は、Ｒ２は、水酸基、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
    Ｒ１及びＲ２が水素の時は、Ｒ３は、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、又はアルコキシルである。）。
  2. 一般式（１）において、
    Ｒ１は、水素、水酸基、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、又はトリフルオロメチルであることを特徴とする請求項１に記載の化合物。
  3. 一般式（１）において、
    Ｒ２は、水素、水酸基、フッ素、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、トリフルオロメチル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシであることを特徴とする請求項１又は２に記載の化合物。
  4. 一般式（１）において、
    Ｒ３は、水素、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の化合物。
  5. 一般式（１）において、
    Ｒ４は、フェニル、ｐ−ヒドロキシフェニル、ベンジル、α−ヒドロキシベンジル、フェニルエチル、フェニルビニル、シクロヘキシル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、メチル、エチル、プロピル、２−メチルプロピル、２−メチルプロペニル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、又はチオフェン−２−イルであること、
    を特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の化合物。
  6. 一般式（１）において、
    Ｒ１は、水素、メチル、エチル、又はトリフルオロメチルであり、
    Ｒ２は、水素、水酸基、メチル、又はメトキシであり、
    Ｒ３は、水素、又はメチルであり、
    Ｒ４は、ベンジルであり、
    Ｒ５は、水素であり、
    Ｘ１は、水酸基であり、
    Ｘ２は、水素であり、
    但し、Ｒ２及びＲ３が水素の時は、Ｒ1は、メチル、エチル、又はトリフルオロメチルであり、
    Ｒ１及びＲ３が水素の時は、Ｒ２は、水酸基、メチル、又はメトキシであり、
    Ｒ１及びＲ２が水素の時は、Ｒ３は、メチルであること、
    を特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の化合物。
  7. 下記式

    で表わされる、請求項６に記載の化合物。
  8. 下記式

    で表わされる、請求項６に記載の化合物。
  9. 下記式

    で表わされる、請求項６に記載の化合物。
  10. 下記式

    で表わされる、請求項６に記載の化合物。
  11. 下記式

    で表わされる、請求項６に記載の化合物。
  12. 下記式

    で表わされる、請求項６に記載の化合物。
  13. 下記式

    で表わされる、請求項６に記載の化合物。
  14. 下記一般式（２）

    で表わされる化合物を、
    （式中、
    Ｒ４は、置換若しくは非置換のアリール、置換若しくは非置換のアリールアルキル、置換若しくは非置換のアリールアルケニル、脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルキル、脂肪族環式基によって置換されていてもよいアルケニル、脂肪族環式基、又は複素環式基であり、
    Ｒ５は、水素、又は置換若しくは非置換のアルキルであり、
    Ｘ1は、水素、水酸基、ハロゲン、アルコキシル、又はアミノであり、
    Ｘ2は、水素、又は水酸基である。）
    下記一般式（３）

    で表わされる化合物
    （式中、
    Ｒ1は、水素、水酸基、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、又はトリフルオロメチルであり、
    Ｒ2は、水素、水酸基、ハロゲン、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
    Ｒ３は、水素、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、又はアルコキシルであり、
    但し、Ｒ２及びＲ３が水素の時は、Ｒ1は、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、又はトリフルオロメチルであり、
    Ｒ１及びＲ３が水素の時は、Ｒ２は、水酸基、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、トリフルオロメチル、又はアルコキシルであり、
    Ｒ１及びＲ２が水素の時は、Ｒ３は、脂肪族環式基によって置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル、又はアルコキシルである。）
    に反応させることを含む、
    下記一般式（１）

    で表わされる化合物
    （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｘ１、及びＸ２は、前記の通りである。）
    の製造方法。
  15. 一般式（１）において、
    Ｒ１は、水素、水酸基、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、又はトリフルオロメチルであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  16. 一般式（１）において、
    Ｒ２は、水素、水酸基、フッ素、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、トリフルオロメチル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシであることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の方法。
  17. 一般式（１）において、
    Ｒ３は、水素、メチル、エチル、プロピル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｓｅｃ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉｓｏ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、又はｔｅｒｔ−ブトキシであることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法。
  18. 一般式（１）において、
    Ｒ４は、フェニル、ｐ−ヒドロキシフェニル、ベンジル、α−ヒドロキシベンジル、フェニルエチル、フェニルビニル、シクロヘキシル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、メチル、エチル、プロピル、２−メチルプロピル、２−メチルプロペニル、アダマンチルメチル、シクロペンチルメチル、又はチオフェン−２−イルであること、
    を特徴とする、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の方法。
  19. 一般式（１）において、
    Ｒ１は、水素、メチル、エチル、又はトリフルオロメチルであり、
    Ｒ２は、水素、水酸基、メチル、又はメトキシであり、
    Ｒ３は、水素、又はメチルであり、
    Ｒ４は、ベンジルであり、
    Ｒ５は、水素であり、
    Ｘ１は、水酸基であり、
    Ｘ２は、水素であり、
    但し、Ｒ２及びＲ３が水素の時は、Ｒ1は、メチル、エチル、又はトリフルオロメチルであり、
    Ｒ１及びＲ３が水素の時は、Ｒ２は、水酸基、メチル、又はメトキシであり、
    Ｒ１及びＲ２が水素の時は、Ｒ３は、メチルであること、
    を特徴とする、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の方法。
  20. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の化合物と、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質とを接触させて、カルシウム結合型発光蛋白質を得ることを含む、カルシウム結合型発光蛋白質の製造方法。
  21. 請求項２０に記載の方法によって製造したカルシウム結合型発光蛋白質を用いることを含む、カルシウムイオンを検出又は定量する方法。
  22. 請求項２０に記載の方法によって製造したカルシウム結合型発光蛋白質をドナー蛋白質として用いて、生物発光共鳴エネルギー移動（ＢＲＥＴ）法を行うことを特徴とする、生理機能又は酵素活性の解析方法。
  23. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の化合物と、レニラ（Renilla sp.）、エビ（Oplophorus sp.）、又はガウシア（Gaussia sp.）由来のルシフェラーゼとを用いることを含む、転写活性の測定又は目的物質の検出方法。
  24. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の化合物と、レニラ（Renilla sp.）、エビ（Oplophorus sp.）、又はガウシア（Gaussia sp.）由来のルシフェラーゼとをドナー蛋白質として用いて、生物発光共鳴エネルギー移動（ＢＲＥＴ）法を行うことを特徴とする、生理機能又は酵素活性の解析方法。
  25. レニラ（Renilla sp.）がRenilla reniformisである、請求項２３又は２４に記載の方法。
  26. Renilla reniformis由来のルシフェラーゼが、配列番号１４のアミノ酸配列からなるポリペプチドを含む、請求項２５に記載の方法。
  27. エビ（Oplophorus sp.）がOplophorus gracilorostrisである、請求項２３又は２４に記載の方法。
  28. Oplophorus gracilorostris由来のルシフェラーゼが、配列番号１６のアミノ酸配列からなるポリペプチドを含む、請求項２７に記載の方法。
  29. ガウシア（Gaussia sp.）がGaussia princeps.である、請求項２３又は２４に記載の方法。
  30. Gaussia princeps.由来のルシフェラーゼが、配列番号１８のアミノ酸配列からなるポリペプチドを含む、請求項２９に記載の方法。
  31. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の化合物と、レニラ（Renilla sp.）、エビ（Oplophorus sp.）、及びガウシア（Gaussia sp.）からなる群から選択される少なくとも１つの生物由来のルシフェラーゼを含む、転写活性の測定又は目的物質の検出用キット。
  32. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の化合物と、レニラ（Renilla sp.）、エビ（Oplophorus sp.）、及びガウシア（Gaussia sp.）からなる群から選択される少なくとも１つの生物由来のルシフェラーゼと、蛍光有機化合物及び蛍光蛋白質からなる群から選択される少なくとも１つとを含む、生物発光共鳴エネルギー移動（ＢＲＥＴ）法による分子間相互作用の原理を利用した生理機能の解析又は酵素活性の解析用キット。
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