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| 名前 | |
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| IUPAC名
φ,φ-カロテン
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| IUPAC体系名
1,2,4-トリメチル-3-[(1E,3E,5E,7E,9E,11E,13E,15E,17E)-3,7,12,16-テトラメチル-18-(2,3,6-トリメチルフェニル)オクタデカ-1,3,5,7,9,11,13,15,17-ノナエニル]ベンゼン | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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| ケッグ |
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PubChem CID
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| ユニイ |
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CompToxダッシュボード （EPA）
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| プロパティ | |
| C 40 H 48 | |
| モル質量 | 528.824 g·mol −1 |
| 外観 | 紫赤色の結晶固体 |
| 融点 | 199～200℃（390～392°F、472～473K） |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
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イソレニエラテン（ Isorenieratene /ˌaɪsoʊrəˈnɪərətiːn/）は、緑色硫黄細菌（Chlorobiaceae）科の褐色菌株であるChlorobium属によってのみ生成されるカロテノイド 光捕集色素である。 [1]緑色硫黄細菌は嫌気性光独立栄養生物であり、酸素が存在しない状態で硫化水素を用いて以下の反応で 光合成を行う。
H 2 S + CO 2 → SO 4 2− + 有機化合物
このような無酸素性光合成は、硫黄と光がほとんど必要としないため、この代謝は完全に光合成と酸素生成のみが行われる環境でのみ起こります。したがって、堆積物や岩石中のイソレニエラテンとその誘導体の発見は、光合成層における酸素生成のみが行われる水柱を特定するための有用なバイオマーカーとなります。[2]
構造
イソレニエラテンの化学式はC 40 H 48である。[3]イソレニエラテン は、分子中央の1つの尾-尾結合を除いて、規則的に結合したイソプレノイド鎖を持つ二芳香族 カロテノイドである。イソレニエラテンは、芳香環上に特徴的な1-アルキル-2,3,6-トリメチル置換パターンを有し、これが分子の識別に役立つ。イソプレノイド骨格上の9つの共役二重結合はすべてトランス配置であり、この分子は還元された無機硫黄種と非常に反応性が高い。[4]この分子は、他のほとんどのカロテノイドと同様に疎水性で水に不溶性である。イソレニエラテンは一般に無毒である。
生物学的起源
イソレニエラテンは、オレンジ色の海綿動物 Reniera japonicaから単離された際に初めて発見されました。[5]海綿動物は、様々なカロテノイドの存在と、それらが細菌や藻類などの共生生物と共生することで鮮やかな色をしています。そのため、海綿動物に含まれるイソレニエラテンは、海綿動物と緑色硫黄細菌（Chlorobiaceae）との共生に由来すると考えられています。[6]
緑色硫黄細菌は、光束は存在するが低いケモクラインにある、ユーキニック環境に生息する。代謝効率を高めるため、細菌はクロロフィルc、d、またはeを持つ膜結合アンテナであるクロロソームを発達させた。 [7]茶色の Chlorobiaceae 菌株はクロロソームにバクテリオクロロフィルeを持ち、主にイソレニエラテンを作る。イソレニエラテンと他の関連カロテノイドは、生物が低光条件下で生きるのに役立つ適応であると推測されている。[7]緑色硫黄細菌は、逆トリカルボン酸回路(TCA)を介して炭素を固定し、その結果、イソレニエラテンを含む生成されたバイオマスは、他の藻類バイオマスと比較して約 15 パーミルだけ異常に炭素 13 ( 13 C)が豊富である。 [8]緑色硫黄細菌バイオマスのδ 13 C は、-9 パーミルから -21 パーミルの範囲である。イソレニエラテンは比較的稀ですが、発見された場合は大きな意義を持ちます。これは、現在および地質学的記録の両方において、光合成層におけるユーキニック条件の強力な代替指標となります。
環境分布
緑色硫黄細菌が生息し、ひいてはイソレニエラテンが見つかる条件の組み合わせは、今日では限られています。これらの場所のほとんどは、高度に成層化した水を伴う制限水域であり、下層で無酸素状態が発生し、H2Sが蓄積する可能性があります。黒海はそのような水域の一つで、硫化水素境界面、すなわちケモクラインが光層で上昇し、高濃度の緑色硫黄細菌とイソレニエラテンが見つかります。[9]その他の現代の環境としては、部分循環湖、制限されたフィヨルド、およびいくつかの海洋環境などがあります。緑色硫黄細菌はサンゴ生態系で役割を果たしていることが判明しており、サンゴや海綿動物に共生している可能性があると記録されています。[10]
バクテリオクロロフィルeを有する緑色硫黄細菌が豊富に存在するにもかかわらず、イソレニエラテンが記録されていない事例がいくつか見つかっています。メキシコ沖の深海熱水噴出孔付近に緑色硫黄細菌が生息しているのが発見されていますが[11]、この深さでは細菌はもはや光合成を行っておらず、イソレニエラテンは分離されていません。ニューヨーク州フェイエットビル・グリーン湖では、化学躍層より下で緑色硫黄細菌とバクテリオクロロフィルeが豊富に存在するにもかかわらず、堆積物にはイソレニエラテンが存在しません[12] 。こうしたイソレニエラテンの予期せぬ不在は、現代環境におけるバイオマーカー生産の微生物生態学について、継続的な調査を必要としています。
保存と測定
イソレニエラテンは、その構造が変質・分解を受けやすいため、一般的に保存状態が悪い。続成作用およびカタジェネシス（後成作用）によって、イソレニエラテンは変化し、堆積環境における光合成層のユーキシニアを示唆する様々な関連物質を生成する可能性がある。[13]主な変化過程は2つあり、二重結合の飽和によるイソレニエラタンの形成と、炭素鎖の切断によるより小さな分子断片の生成である。その他の変化としては、硫化、環化、芳香族化などが挙げられる。[13]
バイオマーカーとしての使用
現代ではユーキシック状態は稀であるが、地球の初期の歴史においては、水深約100メートル（330フィート）のあらゆる海洋に存在していたと考えられていた。中期原生代におけるイソレニエラテンと緑色硫黄細菌の検出は、大酸化イベント後の海洋に長期にわたるユーキシック状態が残存していた証拠として用いられてきた。例えば、オーストラリア北部にある164億年前のバーニークリーク層には、イソレニエラテンを含む多くのバイオマーカーが存在し、これらの岩石が、無酸素性、硫化性、高度に成層化した深海で、緑色硫黄細菌と紫色硫黄細菌のコロニーが生息する海盆に堆積したことを示唆している。[14]
イソレニエラテン誘導体は古生代および中生代を通じて堆積岩で確認されており、これは過去には無酸素光合成がより一般的なプロセスであったことを示している。[15]イソレニエラテン誘導体は多くの石油源岩からも単離されており、ユーキシック条件と無酸素状態が有機物の保存に適しており、石油貯留層の形成につながることを示唆している。[15]さらに、大量絶滅期におけるイソレニエラテン誘導体の検出は、そのようなイベントではユーキシック条件が一般的である可能性があることを示している。例えば、地球上で最悪の大量絶滅であったペルム紀/三畳紀の大量絶滅期に堆積した岩石ユニットからイソレニエラテンが単離されたことは、絶滅イベントの前および絶滅イベント中に広範囲にわたる光層ユーキシックの数回の波の証拠として使われた。[16]
参照
参考文献
- ^ シニンヘ・ダムステ、Jaap S;スハウテン、ステファン。ヴァン・ドゥイン、アドリ・C・T (2001-05-15)。「堆積物中のイソレニエラテン誘導体：その分布の制御の可能性」。Geochimica et Cosmochimica Acta。65 (10): 1557–1571。書誌コード:2001GeCoA..65.1557S。土井：10.1016/S0016-7037(01)00549-X。ISSN 0016-7037。
- ^ コープマンズ、マーティン P.;ケスター、ユルゲン。ヴァン・カーム・ピーターズ、ハイディ・ME。ケニグ、ファビアン。スハウテン、ステファン。ハートガース、ウォルター A.デ・レーウ、ジャン・W.シニンヘ・ダムステ、ヤープ・S. (1996-11-01)。 「イソレニエラテンの続成生成物と退行生成物: 光帯酸素欠乏症の分子指標」。Geochimica et Cosmochimica Acta。60 (22): 4467–4496。ビブコード:1996GeCoA..60.4467K。土井：10.1016/S0016-7037(96)00238-4。hdl : 1874/4280。ISSN 0016-7037。S2CID 95423218。
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