Abstract
Proanthocyanidins, which are composed of oligomeric flavan-3-ol units, are contained in various foodstuffs (e.g., fruits, vegetables, and drinks) and are strongly biologically active compounds. We investigated which element of the proanthocyanidin structure is primarily responsible for this functionality. In this study, we elucidate the importance of the upper-unit of 4–8 condensed dimeric flavan-3-ols for cervical epithelioid carcinoma cell line HeLa S3 proliferation inhibitory activity. On the basis of the results of our SAR studies, we concluded that B-ring hydroxyl groups of the upper-unit of the dimer are crucially important for strong and effective activity. Next, we synthesized acetylated procyanidin B1 analogs and discuss their inhibitory activities against HeLa S3 cell proliferation. Surprisingly, the lower-unit acetylated procyanidin B1 strongly inhibited the proliferation. This result also suggests that the phenolic hydroxyl groups of the upper-units in flavan-3-ols are important for their inhibitory activity against cancer cell proliferation and that a hydrophobic lower unit dimer enhances this activity. Furthermore, we investigate the importance of the 2,3-cis structure in this inhibition. Among the synthesized compounds, (í)-epicatechin-3,5-O-digallate showed the strongest inhibitory activity on HeLa S3 cell proliferation, whereas (+)-catechin-3,5-O-digallate was not active.
1. ࡣࡌࡵ
࣏ࣜࣇ࢙ࣀ࣮ࣝྜ≀ࡣ㸪ศᏊෆᩘಶ௨ୖࡢࣇ࢙ࣀ࣮ࣝᛶỈ㓟ᇶࢆ
ᣢࡘ᳜≀ᡂศࡢ⥲⛠࡛㸪㣗≀⧄⥔ḟ࠸࡛ከࡃྵࡲࢀ㸪᳜≀ࡢ⏕య 㜵ᚚ㛵ಀࡋ࡚࠸ࡿ࠸ࢃࢀ࡚࠸ࡿ [1]㸬ࣉࣟࣥࢺࢩࢽࢪࣥ㸦ᵓ㐀 ࡣᅗ1♧ࡋࡓ㸬௨ᚋ㸪ࣉࣟࣥࢺࢩࢽࢪࣥࢆPAs␎グࡍࡿ㸧ࡣ࣏
ࣜࣇ࢙ࣀ࣮ࣝྜ≀ࡢ୰࡛ࡶᴟࡵ࡚ᗣᶵ⬟ᛶࡀ㧗࠸ྜ≀ࡢ୍⩌
ࡋ࡚▱ࡽࢀࡿ㸬୍⯡ⓗ࢝ࢸ࣭࢟ࣥ࢜ࣜࢦ࣐࣮㸪࠶ࡿ࠸ࡣ㸪⦰ྜᆺࢱࣥ
ࢽࣥࡤࢀࡿྜ≀⩌ࡢ⥲⛠࡛㸪࣏࣡ࣥࣜࣇ࢙ࣀ࣮ࣝ㸪࣏࢝࢝࢜ࣜ
ࣇ࢙ࣀ࣮ࣝ㸪ࣜࣥࢦ࣏ࣜࣇ࢙ࣀ࣮ࣝࡶPAsᒓࡍࡿ㸬ࡇࡢྜ≀⩌ࡣ㣗 ရ୰ࢆࡣࡌࡵ᳜≀୰㔞Ꮡᅾࡋᡃࠎࡣ᪥ࠎ㔞ᦤྲྀࡋ࡚࠾ࡾ㸪ࡑ ࡢඃࢀࡓᗣᶵ⬟ᛶࡀㄆࡵࡽࢀ࡚࠸ࡿࡀ㸪ᐇ㝿ࡣࡑࡢᏛⓗ࡞ド᫂ࡣ
࡞ࡉࢀ࡚࠸࡞࠸㸬࡞ࡐ࡞ࡽ㸪᳜≀୰ྵࡲࢀࡿPAsࡣከᩘࡢྜ≀ࡢΰྜ≀ࡋ࡚Ꮡᅾࡋ㸪ࡑࢀࡒ
*㜰㟁Ẽ㏻ಙᏛᕤᏛ㒊⎔ቃ⛉Ꮫ⛉
ᅗ1 PAsࡢ୍⯡ᵓ㐀
ࢀࢆ⣧⢋༢㞳ࡋ࡚ᶵ⬟ᛶࢆホ౯ࡍࡿࡇࡀᅔ㞴࡛࠶ࡿࡓࡵ㸪᳜≀ᢳฟᾮ㸪࠶ࡿ࠸ࡣ㸪ΰྜ≀ࡋ
࡚ࡢᶵ⬟ᛶホ౯ࡋ࡛ࡁ࡞࠸ࡽ࡛࠶ࡿ㸬୍᪉࡛㸪PAsࡼ࠺㸪ྂࡃࡽぶࡋࡲࢀ࡚࠸ࡿ㣗ရ
ྵࡲࢀࡿྜ≀⩌ࡣࠕ㣗⤒㦂ࡀ㇏ᐩ࡛ࠖ࠶ࡿࡓࡵẘᛶࡀప࠸ุ᩿ࡉࢀ㸪ၟရࡢࣁ࣮ࢻࣝࡀẚ
㍑ⓗపࡃPAsࢆྵࡴᗣ㣗ရ➼ࡀከࡃᕷ㈍ࡉࢀ࡚࠸ࡿࡇࡽ㸪⏘Ꮫ㐃ᦠࡀࡋࡸࡍ࠸ྜ≀࠸࠼
ࡿ㸬
➹⪅ࡣ㸪࠸ࡲࡔ᫂ࡽ࡞ࡗ࡚࠸࡞࠸ PAs ࡢᶵ⬟ᛶࢆᏛⓗ࣭⛉Ꮫⓗゎ᫂ࡋࡓ࠸⪃࠼ 2000 ᖺPAs ࡢ᭷ᶵྜᡂ◊✲╔ᡭࡋࡓ㸬๓㏙ࡢࡼ࠺㸪ࡇࡢྜ≀⩌ࢆ⏝࠸ࡓ◊✲ࡀ㞴ࡋ࠸ཎᅉࡣ㸪
᳜≀୰」㞧࡞ΰྜ≀ࡋ࡚Ꮡᅾࡋ࡚࠸ࡿࡓࡵ㸪ࡑࢀࡒࢀࡢྜ≀ࢆ⣧⢋༢㞳ࡋ࡚ホ౯ࡍࡿάᛶ ホ౯◊✲ࡢ༑ศ㔞ࡢྜ≀౪⤥ࡀ㞴ࡋ࠸㸬᭷ᶵྜᡂࡢᢏ⾡ࢆ⏝࠸ࢀࡤ㸪ᮃࡴᵓ㐀ࢆᣢࡘྜ≀ࢆ
㑅ᢥⓗ࣭㔞☜ಖࡍࡿࡇࡀྍ⬟࡛࠶ࡿ㸬ᙜPAsࡢຠ⋡ⓗ࣭Ᏻ౯㸪ࡘ㸪❧య㑅ᢥⓗ࡞ྜᡂἲ ࡀ▱ࡽࢀ࡚࠸࡞ࡗࡓࡇࡽ㸪ྜᡂἲࡢ㛤Ⓨࡽ⾜࠸ᵝࠎ࡞ྜ≀ࡢྜᡂᡂຌࡋ࡚࠸ࡿ[2-9]㸬
ᮏᏛ࠾࠸࡚ࡶࡑࡢྜᡂ◊✲ࢆ⥅⥆ࡋ㸪⌧ᅾࡲ࡛PAsࡢྜ≀ࣛࣈ࣮ࣛࣜࢆᵓ⠏ࡋ࡚ಖᏑࡋ
࡚࠸ࡿ㸬ࡇࡢࣛࣈ࣮ࣛࣜࡣ㸪ᵝࠎ࡞PAsࡢᵓ㐀␗ᛶయࢆ᭷ࡋ㸪ᚤ⣽࡞ᵓ㐀ࡢ㐪࠸ࡼࡿάᛶᕪࢆ
ヲ⣽᳨ウ࣭☜ㄆ࡛ࡁࡿࡼ࠺ィ⏬ࡋ࡚ྜᡂࡋࡓࣛࣥࢼࢵࣉ࡛࠶ࡿ㸬ࡲࡓ㸪ኳ↛Ꮡᅾࡍࡿ㸦༢ 㞳ㄽᩥࡀሗ࿌ࡉࢀ࡚࠸ࡿ㸧ྜ≀ຍ࠼㸪༢㞳ࡣ࡞࠸ࡀ㸪᳜≀ࡢ⏕ྜᡂ⤒㊰ࢆ⪃࠼ࡿኳ↛Ꮡ ᅾࡍࡿྍ⬟ᛶࡀ࠶ࡿྜ≀⩌㸪ࡉࡽࡣ㸪PAsࢆᵓ⠏ࡍࡿ༢㔞య㸪άᛶྥୖࢆ┠ᣦࡋࡓ㠀ኳ↛ᆺ
ྜ≀ࡶྵࡴ㸬
ࡇࡢࡼ࠺࡞PAsࢆ⏝࠸࡚◊✲ࢆ⾜࠺ࡇ࡛㸪ᚤ⣽࡞ᵓ㐀ࡢኚࡼࡿάᛶᕪࡀ᫂ࡽ࡞ࡿ㸦⏕
యᑐࡍࡿྜ≀ࡢᙳ㡪ࢆ⥲ྜⓗゝཬࡋࡓሙྜࠕᶵ⬟ᛶࠖ㸪ྜ≀ࡢᐇ㦂ࣞ࣋ࣝࡢ⏕య࡛ࡢᛂ
⟅ᛂ㛵ࡋ࡚ࡣࠕάᛶࠖ⾲グࡋ࡚࠸ࡿ㸧㸬࠼ࡤᇶ‽࡞ࡿᵓ㐀ࢆᣢࡕ᳜≀㔞ྵࡲࢀࡿ
ྜ≀ࡼࡾࡶ10ಸάᛶࡀ㧗࠸ྜ≀࣭ᵓ㐀ࢆ᫂ࡽ࡛ࡁࢀࡤ㸪10ศࡢ1ࡋྵࡲࢀ࡚࠸࡞ࡃ࡚
ࡶάᛶయࡢᙳ㡪ࡀ㧗࠸ྜࢆᣦᶆ㸪ࡑࡢ᳜≀ࡢᶵ⬟ᛶࢆホ౯ࡍࡿࡇࡀྍ⬟࡞ࡿ㸬ࡲࡓ㸪 ᮏࣛࣈ࣮ࣛࣜಖ᭷ࡍࡿྜ≀⩌ࡢከࡃࡣᕷ㈍ࡉࢀ࡚࠸࡞࠸ࡓࡵ㏻ᖖࡣධᡭ࡛ࡁ࡞࠸㸬᳜≀୰ࡢ
ྜ≀ࡢᐃ㔞ศᯒࡣ㸪⣧⢋࡞ᶆ‽ࢧࣥࣉࣝࡀᚲせ࡞ࡿࡓࡵ㸪ᮏࣛࣈ࣮ࣛࣜࡣศᯒ࠾࠸࡚ࡶ
ᙉຊ࡞Ṋჾ࡞ࡿ㸬
ࡇࡢࡼ࠺࡞⫼ᬒࡽ㸪ᮏ◊✲࡛ࡣᮏᏛᵓ⠏ࡋࡓPasྜ≀ࣛࣈ࣮ࣛࣜࡢࡉࡽ࡞ࡿᐇ㸪࠾ࡼ
ࡧ㸪ᵓ㐀-άᛶ┦㛵◊✲ࡼࡿᶵ⬟ᛶホ౯άᛶࡀ㧗࠸ᵓ㐀ࢆ᫂ࡽࡍࡿࡇࢆ┠ⓗ◊✲ࢆ⾜ࡗ ࡓ㸬ࡇࢀࡼࡾ㸪ࣛࣈ࣮ࣛࣜࡢ㧗ຍ౯್ࡀᐇ⌧࡛ࡁ㸪ࣛࣈ࣮ࣛࣜࢆ㍈ࡋࡓ⏘Ꮫ㐃ᦠࡢ
‽ഛࡀ࡛ࡁࡿ⪃࠼ࡓ㸬
2. ᐇ㦂᪉ἲ⤖ᯝ
PAsࡢྜᡂࡣ㸪ᅗ2♧ࡋࡓྜᡂἲ࡛⾜ࡗࡓ[2-9]㸬PAsࡣᵓᡂ༢࡛࠶ࡿࣇࣛࣂࣥ-3-࣮࢜ࣝㄏᑟ యࢆ⦰ྜࡍࡿࡇ࡛㐩ᡂࡉࢀࡿ㸬4⬺㞳ᇶࢆࡶࡘぶ㟁ᏊࣘࢽࢵࢺࢆLewis㓟࡛ฎ⌮ࡍࡿࡇ࡛
࢝ࢳ࢜ࣥࡋ㸪ࡑࡇࡶ࠺1ศᏊࡢ8 ࡀồ᰾ᨷᧁࢆࡍࡿࡇ࡛࢜ࣜࢦ࣐࣮ࡢ㦵᱁ࡀᵓ⠏ࡉࢀࡿ㸬 ࡇࡢᛂࢆ⧞ࡾ㏉ࡍࡇ࡛㛗㙐ࡢ࢜ࣜࢦ࣐࣮ࡢྜᡂࡀྍ⬟࡛࠶ࡾ㸪ࣇࣛࣂࣥ-3-࣮࢜ࣝㄏᑟయࡢᵓ㐀
ࢆኚ࠼ࡿࡇ࡛㸪ᵝࠎ࡞PAsࡢྜᡂࡀྍ⬟࡞ࡿ㸬
ࡇࡢྜᡂἲࢆ⏝࠸࡚㸪ࡲࡎ㸪࢜ࣜࢦ࣐࣮ࡢୖୗࣘࢽࢵࢺࡢࡕࡽࡢᵓ㐀ࡀάᛶᙳ㡪ࡍࡿࡢ☜
ㄆࡋࡓ㸬ྜᡂࡋࡓྜ≀⩌ࡢࢆᅗ3♧ࡋࡓ㸬ᅗ3♧ࡋࡓྜ≀1~4ࡣỈ㓟ᇶࡢᩘࡸỈ㓟ᇶࡢ
❧యࡀ␗࡞ࡿࣇࣛࣂࣥ-3-࣮࢜ࣝㄏᑟయࢆ⤌ࡳྜࢃࡏ࡚ྜᡂࡋࡓࡶࡢ࡛࠶ࡿ㸬ࡇࢀࡽࡢྜ≀ࢆ⏝࠸
࡚㸪Ꮚᐑ㢕࢞ࣥ⣽⬊HeLa S3ᑐࡍࡿቑṪ㜼ᐖάᛶࢆホ౯ࡋࡓ㸬HeLa⣽⬊ࡣୡ⏺୰࡛᭱ࡶࡼࡃ
⏝ࡉࢀ࡚࠸ࡿࣄࢺ⏤᮶ࡢ࢞ࣥ⣽⬊࡛㸪ᇵ㣴ࡋࡓ⣽⬊ྜ≀ࢆῧຍࡋࡓࡢࡕࡢቑṪࡢᵝᏊࢆࣔࢽࢱ
࣮ࡍࡿࡇ࡛㸪⣽⬊ᑐࡍࡿᙳ㡪ࢆホ౯࡛ࡁࡿ㸬ࡑࡢ⤖ᯝ㸪ྜ≀1ࡣṤάᛶࢆ♧ࡉ࡞ࡗࡓࡀ㸪
ྜ≀1ࡢୖୗࡢࣇࣛࣂࣥ-3-࣮࢜ࣝࣘࢽࢵࢺࢆ㏫㌿ࡋࡓྜ≀2࡛ࡣ㸪㧗࠸άᛶࢆ♧ࡍࡇࡀศࡗࡓ㸬 ࡉࡽ㸪ୗ㒊ࣘࢽࢵࢺࡢᵓ㐀ࢆᑡࡋࡎࡘኚ࠼ࡓྜ≀3㸪4ࡣࡰ2ྠ➼ࡢάᛶࢆ♧ࡋࡓࡇࡽ㸪2
㔞యࡢHeLa S3⣽⬊ቑṪᢚไάᛶⓎࡣୗ㒊ࣘࢽࢵࢺࡼࡾࡶୖ㒊ࡢࣘࢽࢵࢺࡢᵓ㐀ࡀ㔜せ࡛ᙳ㡪ࡀ
ࡁ࠸ࡇࡀ♧၀ࡉࢀࡓ [10]㸬ࡇࢀࡽࡢྜ≀ࡀ⣽⬊ᙳ㡪ࢆ࠼ࡿሙྜ㸪ఱࡽࡢ⣽⬊ୖ㸪࠶ࡿ࠸ࡣ㸪
⣽⬊୰ࡢࢱࣥࣃࢡ㉁⤖ྜࡋ࡚άᛶࢆⓎࡋ࡚࠸ࡿ⪃࠼ࡽࢀࡿࡀ㸪ࡑࡢࡁୖ㒊ࣘࢽࢵࢺࡀ⤖ྜ࡞
ࡢ┦స⏝㛵ࡋ࡚࠸ࡿྍ⬟ᛶࡀ࠶ࡿ⪃࠼ࡽࢀࡿ㸬ୖ㒊ࣘࢽࢵࢺࡀ⤖ྜ㛵ࡋ࡚࠸ࡿ࠺
ࡣ㸪⌧ᅾࢣ࣑࢝ࣝࣂ࢜ࣟࢪ࣮ࡢᡭἲࢆ⏝࠸࡚㸪ྜ≀ࢱࣥࣃࢡ㉁࡞ࡢ┦స⏝ᙉᗘࢆホ౯ࡍࡿࡇ
ࢆ᳨ウࡋ࡚࠾ࡾ㸪㏆ࠎ᫂ࡽ࡛ࡁࡿ⪃࠼࡚࠸ࡿ㸬ᅗ3♧ࡋࡓྜ≀⩌ࡣࣅ࣮ࣝ࡞ྵࡲࢀ࡚
࠸ࡿࡇࡀ▱ࡽࢀ࡚࠾ࡾ㸪㌟㏆࡞ࡇࢁ࡛άᛶࢆⓎࡋ࡚࠸ࡿྍ⬟ᛶࡀ࠶ࡿ㸬
ࡲࡓ㸪ᮏ᮶HeLa ⣽⬊ᑐࡍࡿቑṪᢚไάᛶࢆ♧ࡉ࡞࠸ྜ≀ࢆ⡆༢࡞Ꮫⓗ࡞ኚ࡛㧗άᛶྜ≀
࡛ࡁ࡞࠸᳨ウࢆ⾜ࡗࡓ㸬2㔞య࡛࠶ࡿྜ≀5㸦ࣉࣟࢩࢽࢪࣥ-B1࠸࠺័⏝ྡ࡛ࡤࢀࡿ㸧ࡢୖ
ୗࣘࢽࢵࢺࢆࡑࢀࡒࢀࢭࢳࣝࡋ࡚㸪HeLa S3⣽⬊➼࡛ቑṪᢚไάᛶࢆ ᐃࡋࡓ㸦ᅗ4㸧㸬㦫ࡃࡁࡇ
ྜ≀5ࡢୗࣘࢽࢵࢺࢆࢭࢳࣝࡋࡓྜ≀6ࡣᴟࡵ࡚㧗࠸⣽⬊ቑṪᢚไάᛶࢆ♧ࡋࡓ㸬ࡇࡢ
ᅗ2 PAsࡢ㦵᱁ᵓ⠏᪉ἲ
ᅗ3 ୖ㒊ࣘࢽࢵࢺࡢᶵ⬟ᛶࢆ☜ㄆࡍࡿࡓࡵྜᡂࡋࡓྜ≀⩌ࡢ୍㒊
ࡁ㸪ୖࣘࢽࢵࢺࢆࢭࢳࣝࡋࡓྜ≀7ࡣάᛶࢆࢇ♧ࡉࡎ㸪ྜ≀5୍㒊ᵓ㐀ࡀ␗࡞ࡿ㸪ୖ
ࣘࢽࢵࢺࡀ(+)-࢝ࢸ࡛࢟ࣥ࠶ࡿྜ≀8 ࡶపάᛶ࡛࠶ࡗࡓ [11]㸬ࢭࢳࣝᇶࡢᑟධࡼࡗ࡚ྜ≀ࡢ⬡
⁐ᛶࡀኚࡍࡿ⪃࠼ࡽࢀࡿࡀ㸪ࡶࡋ㸪⬡⁐ᛶࡢኚࡢࡳ࡛άᛶኚࡀ࠶ࡿሙྜࡣ㸪ୖୗࣘࢽࢵࢺ࡛
άᛶࡢኚࡣ࡞࠸⪃࠼ࡽࢀࡿ㸬ᅗ3࡛♧ࡋࡓࡼ࠺㸪άᛶⓎࡣୖ㒊ࣘࢽࢵࢺࡀ㔜せ࡛࠶ࡿࡇࡀ
♧၀ࡉࢀ࡚࠾ࡾ㸪ࡑࢀࡼࡗ࡚ୖ㒊ࣘࢽࢵࢺࢭࢳࣝᇶࢆᑟධࡍࡿάᛶࡀⓎࡉࢀ࡞࠸⪃࠼ࡽࢀ
ࡿ㸬ୗ㒊ࣘࢽࢵࢺᑟධࡉࢀࡓࢭࢳࣝᇶࡣ㸪⣽⬊ࡢぶᛶ㸪࠶ࡿ࠸ࡣ㸪⣽⬊ࡢᾐ㏱ᙳ㡪ࡋ࡚࠸
ࡿ⪃࠼ࡽࢀࡿ㸬ࡑࢀࡺ࠼㸪άᛶᚲせ࡞ୖ㒊ࣘࢽࢵࢺຍ࠼㸪ୗ㒊ࣘࢽࢵࢺࡢࢭࢳࣝࡼࡗ࡚ά ᛶࡀ㧗ࡃ࡞ࡗࡓ㸬୍᪉࡛㸪ྜ≀8ࡢάᛶࡀప࠸ࡇࡽ㸪ୖ㒊ࣘࢽࢵࢺࡢ❧యࡶάᛶⓎ㔜せ࡛࠶
ࡿ⪃࠼ࡽࢀࡿ㸬
ࡇࢀࡲ࡛ࡢ⤖ᯝࡽ㸪PAsࢆᵓᡂࡍࡿࣇࣛࣂࣥ-3-࣮࢜ࣝㄏᑟయࡢ ᵓ㐀ࡶάᛶⓎ㔜せ࡛࠶ࡿࡇࡀ☜ㄆࡉࢀࡓ㸬ࡑࡇ࡛㸪࢜ࣜࢦ࣐
࣮ࡍࡿ๓ࡢࣇࣛࣂࣥ-3-࣮࢜ࣝㄏᑟయࡘ࠸࡚ࡶᵓ㐀-άᛶ┦㛵◊
✲ࢆ⾜ࡗࡓ㸬ᅗ5㸪᭱ࡶ୍⯡ⓗࡶ▱ࡽࢀ࡚࠸ࡿࣇࣛࣂࣥ-3-࣮࢜
ࣝㄏᑟయ࡛࠶ࡿ࠾Ⲕ࢝ࢸ࢟ࣥEGCG (9)ࡢᵓ㐀ࢆ♧ࡋࡓ㸬࠾Ⲕ࢝ࢸ࢟
ࣥEGCG (9)ࡢᢠⓎ࢞ࣥάᛶࡸᢠ࢞ࣥάᛶࡣ୍⯡ࡶ▱ࡽࢀ࡚࠾ࡾ㸪
࢞ࣥ⣽⬊≉␗ⓗⓎ⌧ࡋ࡚࠸ࡿࢱࣥࣃࢡ㉁⤖ྜࡋ࡚࢞ࣥ⣽⬊
ࢆ࣏ࢺ࣮ࢩࢫࡉࡏࡿࡓࡵ㸪࢞ࣥ⣽⬊ࡔࡅᙳ㡪ࡍࡿࡇࡀሗ࿌ࡉ
ࢀ࡚࠸ࡿ [12]㸬୍᪉࡛㸪ࡑࡢάᛶࡣ୰⛬ᗘ࡛࠶ࡿࡇࡽ㸪ࡉࡽᵓ㐀-άᛶ┦㛵◊✲ࢆ⾜࠺ࡇ࡛㸪ࡉ
ࡽ㧗࠸άᛶࢆ♧ࡍྜ≀࡞ࡿྍ⬟ᛶࡀ࠶ࡿ⪃࠼ࡓ㸬
ᅗ4 ࢭࢳࣝࡋࡓ2㔞యࡢᵓ㐀-άᛶ┦㛵◊✲
ᅗ5 ࠾Ⲕ࢝ࢸ࢟ࣥࡢᵓ㐀
EGCG (9)ࡢᵓ㐀୰ࡢ3ࡢ࢞ࣟࣝᵓ㐀ࡀᶵ⬟ᛶⓎ㔜せ࡞ᵓ㐀࡛࠶ࡿࡇࡀ♧၀ࡉࢀࡿ㸬ࡑࡇ࡛㸪 ࡇࡢ࢞ࣟࣝᇶࢆศᏊෆࡉࡽ㏣ຍࡍࡿࡇ࡛άᛶࡀྥୖࡍࡿ☜ㄆࡋࡓ㸬ࡋࡋ㸪」ᩘ࠶ࡿࣇ࢙ࣀ
࣮ࣝᛶỈ㓟ᇶࡢ㑅ᢥⓗ࡞ಟ㣭ἲࡀ▱ࡽࢀ࡚࠸࡞࠸ࡇࡽ㸪⪃࠼ຠ⋡ⓗ࡞᪂つྜᡂἲࡢ᳨ウࢆ㐍ࡵࡓ㸬
ࣇࣛࣂࣥ-3-࣮࢜ࣝㄏᑟయ୰ࡢ」ᩘᏑᅾࡍࡿࣇ࢙ࣀ࣮ࣝᛶỈ㓟ᇶࡢಖㆤᇶࡋ࡚t-butyldimethylsilyl (TBS) ᇶࢆ⏝࠸ࡓࡁ㸪5㸪࠶ࡿ࠸ࡣ㸪7ࢆ㑅ᢥⓗ⬺ಖㆤ࡛ࡁࡿࡇࢆぢฟࡋࡓ㸬ࡑࡢᡭἲࢆ⏝࠸࡚ᅗ6
♧ࡋࡓ352ศᏊࡢ࢞ࣟࣝᇶࢆᑟධࡋࡓྜ≀ࢆྜᡂࡋ㸪HeLa S3ࡔࡅ࡛ࡣ࡞ࡃ㸪A549㸪
HL-60➼ࡢ࢞ࣥ⣽⬊ᑐࡍࡿቑṪᢚไάᛶヨ㦂ࢆ⾜ࡗࡓ㸬ྜ≀10ࡣEGCG (9)ࡢㄏᑟయ㸪11㸪12ࡣ㸪
EGCG (9)ẚ㍑ࡋ࡚άᛶࡀప࠸ഴྥࡀ࠶ࡿ B ⎔ୖࡢỈ㓟ᇶࡀ୍ࡘᑡ࡞࠸(+)-catechin㸪࠾ࡼࡧ㸪
(–)-epicatechin ࡢㄏᑟయ࡛࠶ࡿ㸬ྜ≀10ࡢάᛶࡀ᭱ࡶ㧗࠸࠸࠺ணࡋ᳨࡚ウࢆ㐍ࡵࡓࡀ㸪ண
ࡋ࡚ྜ≀11ࡀ᭱ࡶάᛶࡀ㧗ࡃ㸪ࡘ㸪G2/Mᮇ࡛⣽⬊࿘ᮇࢆṆࡉࡏࡿഴྥࡀ࠶ࡿࡇࡀ♧၀ࡉࢀࡓ
[13]㸬ࡲࡓྜ≀113ࡢ❧యࡢࡳࡀ␗࡞ࡿྜ≀12ࡣࢇάᛶࢆ♧ࡉ࡞ࡗࡓ㸬࢞ࣟࣝᇶࢆ
37ᑟධࡋࡓྜ≀⩌ࡢྜᡂࡶ⾜ࡗࡓࡀ㸪35ᑟධࡋࡓྜ≀ẚ㍑ࡍࡿάᛶࡀప࠸
ഴྥࡀ࠶ࡗࡓ[14]㸬ࡇࡢࡼ࠺㸪PAs ࡢᵓᡂ༢࡛࠶ࡿࣇࣛࣂࣥ-3-࣮࢜ࣝㄏᑟయ࠾࠸࡚ࡶ㸪ࡑࡢᚤ⣽
࡞ᵓ㐀ࡼࡗ࡚ࡁࡃάᛶࡀᙳ㡪ࡉࢀࡿࡇࡀ☜ㄆࡉࢀࡓ㸬⌧ᅾ㸪ࡇࢀࡽࡢࣇࣛࣂࣥ-3-࣮࢜ࣝㄏᑟయࢆ
⏝࠸ࡓ࢜ࣜࢦ࣐࣮ྜᡂ᳨ウࢆ⾜ࡗ࡚࠾ࡾ㸪㏆ࠎྜᡂ◊✲άᛶ ᐃ㛵ࡋ࡚ሗ࿌ࡍࡿணᐃ࡛࠶ࡿ㸬
4. ࡲࡵ
PAsࡢᚤ⣽࡞ᵓ㐀ࡀάᛶᙳ㡪ࡍࡿࡇࢆ☜ㄆ࡛ࡁࡓ㸬ࡍ࡞ࢃࡕ㸪᳜≀୰࣭㣗ရ୰ྵࡲࢀࡿ࣏
ࣜࣇ࢙ࣀ࣮ࣝྜ≀࠾࠸࡚ࡶ㸪ࡢᵓ㐀ࢆᣢࡘྜ≀ࡀྵࡲࢀ࡚࠸ࡿ㸪ࢀࡃࡽ࠸ྵࡲࢀ࡚࠸
ࡿࡀ㔜せ࡛࠶ࡿࡇࢆ♧၀ࡋ࡚࠸ࡿ㸬ࡇࢀࡽࡢ◊✲ᡂᯝࡽᚓࡽࢀࡓᵓ㐀άᛶࡢሗ㸪࠾ࡼࡧ㸪
ྜ≀ࣛࣈ࣮ࣛࣜࡣ㸪⌧ᅾᏛෆࡢ᳜≀ᕤሙࣘࢽࢵࢺ୰࡛⾜ࡗ࡚࠸ࡿࣛࢬ࣮࣋ࣜ᱂ᇵ◊✲ᛂ⏝ࡉ
ࢀ࡚࠸ࡿ㸬᱂ᇵ᮲௳ࡢไᚚࡼࡗ࡚㸪άᛶࡀ㧗࠸ྜ≀ࢆቑຍࡉࡏࡿ᳨ウࢆ⾜࠸㸪ᶵ⬟ᛶྜ≀ࡢ 㔞ࢆᣦᶆࡋࡓ᱂ᇵἲࡢ㛤Ⓨᒎ㛤ࡋ㸪ᚋࡢ⏘Ꮫ㐃ᦠྥࡅࡓ‽ഛࢆ㐍ࡵ࡚࠸ࡿ㸬
ㅰ㎡
ᮏ◊✲ࡣ㸪ᮏᏛࡢ2014ᖺᗘඹྠ◊✲A◊✲㈝ࡢຓᡂࢆཷࡅ࡚ᐇ࠸ࡓࡋࡲࡋࡓ㸬ࡇࡇグࡋ࡚
ㅰពࢆ⾲ࡋࡲࡍ㸬
O O O HO
OH OH
OH
O OH
OH OH O
HO OH
OH 10 5
7 O
O O HO
OH OH
O OH
OH OH O
HO OH
OH
O O O HO
OH OH
O OH
OH OH O
HO OH
OH
11 12
ᅗ6 ᪂つࢪ࢞ࣟࣝㄏᑟయࡢᵓ㐀
ཧ⪃ᩥ⊩
[1] J. B. Harborne FRS, H. Baxter, The Handbook of Natural Flavonoids Vol. 1 and 2, WILEY (1999).
[2] A. Saito, N. Nakajima, A. Tanaka, M. Ubukata, “Synthetic studies of proanthocyanidins. Highly stereoselective synthesis of catechin dimer, procyanidin-B3.”, Biosci. Biotech. Biochem., Vol. 66, No. 8, pp. 1764-1767 (2002).
[3] A. Saito, N. Nakajima, A. Tanaka, M. Ubukata, “Synthetic studies of proanthocyanidins. Part 2. Stereoselective gram-scale synthesis of procyanidin-B3.”, Tetrahedron, Vol. 58, No. 37, pp. 7829-7837 (2002).
[4] A. Saito, N. Nakajima, A. Tanaka, M. Ubukata, “Synthetic studies of proanthocyanidins. Part 4. The synthesis of procyanidin B1 and B4. TMSOTf-catalyzed cyclization of catechin and epicatechin condensation”, Heterocycles, Vol. 61, No. 1, pp. 287-298 (2003).
[5] A. Saito, M. Emoto, A. Tanaka, Y. Doi, K. Shoji, Y. Mizushina, H. Ikawa, H. Yoshida, N. Matsuura, N.
Nakajima, “Stereoselective synthesis of procyanidin B3-3-O-gallate and 3,3"-di-O-gallate, and their abilities as antioxidant and DNA polymerase inhibitor.”, Tetrahedron, Vol. 60, No. 52, pp. 12043-12049 (2004).
[6] A. Saito, Y. Mizushina, H. Ikawa, H. Yoshida,Y. Doi, A. Tanaka, N. Nakajima, “Systematic synthesis of galloyl-substituted procyanidin B1 and B2, and their ability of DPPH radical scavenging activity and inhibitory activity of DNA polymerases.”, Bioorg. Med. Chem., Vol. 13, No. 8, pp. 2759-2771 (2005).
[7] H. Sakuda, A. Saito, Y. Mizushina, H. Yoshida,A. Tanaka, N. Nakajima, “Synthesis of galloyl-substituted procyanidin B4 series, and their deep radical scavenging activity and DNApolymerase inhibitory activity.”, Heterocycles, Vol. 67, No. 1, pp. 175-188 (2006).
[8] A. Saito, Y. Mizushina, A. Tanaka, N. Nakajima, “Versatile synthesis of epicatechin series procyanidin oligomers, and their antioxidant and DNA polymerase inhibitory activity.”, Tetrahedron, Vol. 65, No. 36, pp.
7422-7428 (2009).
[9] A. Saito, N. Nakajima, “Structure activity relationships of synthesized procyanidin oligomers: their DPPH radical scavenging activity and the Maillard reaction inhibitory activity.”, Heterocycles, Vol. 80, No. 2, pp.
1081-1090 (2010).
[10] Y. Hamada, S. Takano, Y. Ayano, M. Tokunaga, T. Koashi, S. Okamoto, S. Doi, M. Ishida, T. Kawasaki, M.
Hamada, N. Nakajima, A. Saito, “Structure–Activity Relationship of oligomeric flavan-3-ols: Importance of upper-unit B-ring hydroxyl groups in the dimeric structure for strong activities.”, Molecules, Vol. 20, No. 10, pp. 18870-18885 (2015).
[11] S. Okamoto, S. Ishihara, T. Okamoto, S. Doi, K. Harui, Y. Higashino, T. Kawasaki, N. Nakajima, A. Saito,
“Inhibitory activity of synthesized acetylated procyanidin B1 analogues against HeLa S3 cells proliferation.”, Molecules, Vol. 19, No. 2, pp. 1775-1785 (2014).
[12] Tachibana H., Koga K., Fujimura Y. & Yamada K., “A receptor for green tea polyphenol EGCG.”, Nat. Struct.
Mol. Biol., 11, 380-381, (2004).
[13] K. Mori, Y. Ayano, Y. Hamada, T. Hojima, R. Tanaka, Y. Higashino, M. Izuno, T. Okamoto, T. Kawasaki, M.
Hamada, N. Nakajima, A. Saito, “Role of 2,3-cis Structure of (–)-Epicatechin-3,5-O-digallate in Inhibition of HeLa S3 Cell Proliferation.”, Nat. Prod. Chem. Res., Vol. 3, No. 3, p. 172 (2015).
[14] T. Hojima, S. Komeda, Y. Higashino, M. Hamada, N. Nakajima, T. Kawasaki, A. Saito, “Role of 3,5-digalloyl and 3’,4’-dihydroxyl structure of (–)-epicatechin-3,5-digallate in inhibition of HeLa S3 cell proliferation”, Nat.
Prod. Chem. Res., Vol. 5, 250 (2017).
博 士 論 文 概 要
平 成 31 年 度
令 和 元 年 度
計測制御システムの状態遷移を可視化する教材開発と 情報教育への応用に関する研究
大阪電気通信大学大学院
鎌 田 敏 之
現代の社会は、あらゆる分野でシステム化が進んでおり、計測制御システムは社会のあらゆる場所 に組み込まれている。こうした技術の発展に伴い、学校教育にも変化が及んでいる。2020 年度からの 新教育課程では、小学校の新学習指導要領において、プログラミングの考え方（プログラミング的思考）
が導入され、各教科での多様な学習が可能になった。中学校の技術・家庭科（技術分野）では、従来、
プログラムの設計とデバッグにフローチャートが用いられてきた。2021 年からの新教育課程では、「計 測・制御システムの仕組みを理解し、計測・制御システムを構想し、計測・制御のプログラミングによっ て生活や社会の問題を解決する」ことが求められている。今後は扱う問題の複雑さから、フローチャー トなどの手続き的な考え方のみでは不十分であり、複数の状態を持つ計測制御システムとして、状態 遷移の考え方によりモデル化することが必要である。
そこで本研究では、中学校の計測制御システムの学習環境として、中学生が、複数の状態を持つ計 測制御システムの振る舞いを可視化によって理解し、状態遷移を考えながらプログラムできる教材を 提案し、その学習効果を検証した。また、フィードバック制御にあたり、従来の 2 値のセンサ計測値 による On-Off 制御では、「目標値に近づくよう操作量を変化させる」ことが困難であり、目標値の 近くで振動が生じ、安定した制御とならないという問題がある。そこで本研究では、連続的な計測値 の入力を可視化して生徒が確認できる教材を提案し、その学習効果を検証した。
まず、複数の状態を持つ計測制御のプログラムを状態遷移として直接記述可能な学習環境として、
ビジュアルプログラミング言語 Rtoys を提案した。Rtoys は状態をひとつのウィンドウとして画面 表示し、命令語をマウスのドラッグアンドドロップ操作により状態内に配置する。また、画面内にロ ボットの画像を表示し、センサの反応を含めてプログラムしたロボットの動作を対話的にシミュレー ションする機能を持つ。中学生がこの教材を用いて状態遷移を理解することができ、状態遷移によっ て課題を考えることができることを確かめるために、三重県の公立中学校 3 年生の 2 クラス各 15 名 を対象に検証授業を行った。この際、比較対照実験を行うため、状態を持つ Rtoys に加え、手続き 型プログラミングのための機能を持つ「手続き Rtoys」を作成し、それぞれのクラスに割り当てた。
課題として、状態のない課題から 3 状態までの 5 ステップの難易度を持つ課題を作成し、順に取り組 ませた。各ステップの課題を生徒自身で考え正答に至った人数を集計したところ、状態を持つ Rtoys では最後の 3 状態では半数を下回ったものの、すべての課題で正答に至った生徒が存在したのに対 し、手続き Rtoys では状態を含む課題において有意に正答率が低いという差があった。このことから、
Rtoys により中学生が状態を理解し、状態遷移を用いたプログラムを考えることができることが示さ
次に、「センサによる計測値をコンピュータが処理・判断し、アクチュエータを制御する」という 計測制御システムの基本的動作を学習する新しい教材を開発した。この教材は、車型ロボットを制御 するために状態遷移を直接プログラムする命令を持ち、プログラム実行時に「センサ値、状態、実行 中のプログラム」の変化をリアルタイムで表示する可視化画面を表示する。検証授業として、愛知県 の公立中学校 3 年生 105 名に対する 5 回の授業を実施した。事前調査の結果より、学習前の生徒は計 測制御システムについてのイメージが乏しく、特にコンピュータの役割が理解できていなかった。事 後調査では、最後に取り組んだ課題の設定である場面を示し、次の動作を予測させたところ、80% の 生徒が正答することができ、60% の生徒が解答の正誤に関わらず、計測制御システムの動作機序を正 確に記述できた。このことから、本教材により、中学生が計測制御システムの仕組みについて体験的 に理解し、計測値の連続的な変化を見ながら状態遷移を持つシステムの挙動を考えてプログラムを記 述できることが示された。
本研究では、2021 年以後の中学校段階のプログラミング教育に求められている、「複数の状態を持 つ、複雑な振る舞いを持つ計測制御システムを生徒が主体的に考えてプログラミングに取り組むこと ができる学習環境」を提案し、その学習効果を検証した。本研究の具体的な成果は、次の 3 点である。
これまでのフローチャートによる学習では困難だった複雑さを持つプログラムを、中学生が状態遷移 によるモデル化によりプログラムとして記述できるようになった。システムの仕組みを可視化するこ とで、計測制御システムの基本的な仕組みを理解できるようになった。計測値の可視化により、計測 値の連続的な変化を理解して、システムのプログラムを作成できるようになった。
マルチコアプロセッサ向け相互排除方式と ハードウェアによる相互排除の高速化に関する研究
大阪電気通信大学大学院
藤 本 堅 太
本研究が対象とする組込みシステムは、特定の機能を実現する目的でコンピュータを組み込んだ電 子機器の総称である。組込みシステムの形態や規模は多岐にわたるが、メモリや CPU、リアルタイム性、
信頼性、消費電力の制約がある。例として、ファクトリーオートメーションでは高信頼性、リアルタ イム性が求められる。携帯電話はリアルタイム性、資源制約、低消費電力が求められる。
このように、組込みシステムの多くには、要求された時間内での応答が保証されるリアルタイム性 が必要とされる。このリアルタイム性の保証には、ハードウェア、リアルタイムオペレーティング システム (RTOS)、ミドルウェア、アプリケーションなどを総合的に検討する必要がある。なかでも RTOS、ミドルウェア、アプリケーションはプロセッサ上で実行されている。このため、外部からの 割込みによる処理時間の変動が発生する。この変動時間を小さくすることがリアルタイム性の向上に は有効である。
従来、クロック周波数の向上によりプロセッサの処理能力が高められてきた。しかし、消費電力 や発熱の増大により、クロック周波数の向上が困難となってきた。この問題を解決するため、1 つの チップ内に複数のプロセッサコアを持つマルチコアプロセッサが採用されてきている。マルチコアプ ロセッサ上でソフトウェアを並列に実行する際、コア間で共通の変数を介したやり取りが必要となる。
これらのやり取りを行う処理をクリティカルセクション (CS) と呼ぶ。CS の処理はアトミック性が必 要となる。アトミック性を保証するためには、CS の前後で相互排除を行う。相互排除の処理には、ロッ クの取得と解放がある。従来は、スピンロック（タスクがロックを獲得できるまで、ループ処理の中 でロックの獲得が可能かをチェックし続ける方式）を用いてロックの取得と解放を行ってきた。しか し、それではリアルタイム性が保証できないという問題が発生する。
これらの問題を解決するためには、マルチコアプロセッサ利用時に CS のリアルタイム性を確保で きる相互排除方式が必要となる。本研究では、以下の方式によりリアルタイム性を向上させた。
1. 組込みシステムにおけるマルチコア利用時のコア間での相互排除方式の確立 2. 相互排除方式をリアルタイムシステムで利用するための高性能化方式の確立 １つ 目の方式は、以下の３つの要件を達成できることを特徴とする。
・相互排除権の獲得・解放処理のリアルタイム性を保証
・コア数が増加したときの最悪実行時間をコア数に比例した時間に抑制
・CPU 利用率を高めてマルチコアプロセッサを有効利用可能
本方式は、ロック要求 ( 共有メモリへ共有資源へのアクセス要求の有無 ) を次のタスクへ渡す際に