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化学合成とLC-MSを用いた麻痺性貝毒生合成経路の解明

Research Project

Project/Area Number 15J00480
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Bioorganic chemistry
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

土屋 成輝  東北大学, 農学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords生合成 / 中間体 / 麻痺性貝毒 / 質量分析 / 合成
Outline of Annual Research Achievements

今年度は、主に安定同位体の取り込み実験を行い、安定同位体を指標にした新規生合成中間体のスクリーニングを行った。さらに推定された生合成中間体を化学合成し、質量分析(LC-MS)を用いて、生合成中間体を有毒藍藻、渦鞭毛藻から同定した。さらに得られた結果から、これまでに提唱されていた生合成経路とは異なる、生合成経路を新たに提唱した。
安定同位体標識生合成中間体を用い、安定同位体を指標にすることで、生物中での変換生成物の探索を行い、生合成に関連する化合物由来の複数のピークを観測した。精密質量から生合成中間体Int-C’2が酸化された化合物の存在が示唆され、その構造として、2種の構造異性体を推定した。推定した化合物の合成を行い標品の調製を行った。麻痺性貝毒生産生物の細胞抽出液を分析し、新規生合成中間体として11-Hydoroxy-IntC’2が存在することを明らかにした。この化合物の反応性に関する知見が得られ、反応性の高さが麻痺性貝毒の特徴的な三環骨格の構築に重要であることを考察した。
また、生合成中間体として、麻痺性貝毒の骨格構造を保持するInt-E’も推定されため、化学合成し、麻痺性貝毒生産生物の細胞内から同定した。
昨年度に報告したシャント経路と、今回得られた知見とともに、新たに麻痺性貝毒の生合成経路を提唱した。これまでは、アミノ酸等のラベル体の取り込み実験や生合成遺伝子の情報を基に生合成経路が複数推定されていたが、直接的に生合成中間体の構造を明らかにされなかった。しかし、化学合成と質量分析を軸にした化学的手法による解明により、生合成中間体の構造を明らかにし、生合成経路を提唱した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Synthesis and identification of key biosynthetic intermediates for formation of the tricyclic skeleton of saxitoxin2017

    • Author(s)
      Shigeki Tsuchiya, Yuko Cho, Renpei Yoshioka, Keiichi Konoki, Kazuo Nagasawa, Yasukatsu Oshima, and Mari Yotsu-Yamashita
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 56 Issue: 19 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1002/anie.201612461

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Biosynthetic route towards saxitoxin and shunt pathway2016

    • Author(s)
      Shigeki Tsuchiya, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Kazuo Nagasawa, Yasukatsu Oshima and Mari Yotsu-Yamashita
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 20340-20340

    • DOI

      10.1038/srep20340

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Synthesis of a tricyclic bisguanidine compound structurally related to saxitoxin and its identification in paralytic shellfish toxins-producing microorganisms2015

    • Author(s)
      Shigeki Tsuchiya, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Kazuo Nagasawa, Yasukatsu Oshima and Mari Yotsu-Yamashita
    • Journal Title

      Chem. Eur. J.

      Volume: 21 Issue: 21 Pages: 7835-7840

    • DOI

      10.1002/chem.201500064

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 麻痺性貝毒生合成中間体の同定と生合成経路の解明2016

    • Author(s)
      土屋成輝、長由扶子、吉岡廉平、美野輪高之、此木敬一、長澤和夫、大島泰克、山下まり
    • Organizer
      第58回 天然有機化合物討論会
    • Place of Presentation
      東北大学萩ホール・川内北キャンパス(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Screening of the biosynthetic intermediates of paralytic shellfish toxins using stable isotope-labeled precursors2016

    • Author(s)
      Shigeki Tsuchiya, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Mari Yotsu-Yamashita
    • Organizer
      Tohoku University’s Chemistry Summer School 2016
    • Place of Presentation
      Tohoku University, Sendai, Japan
    • Year and Date
      2016-08-18
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 麻痺性貝毒生合成経路及び生合成中間体の排出経路の推定2016

    • Author(s)
      土屋成輝、長由扶子、此木敬一、長澤和夫、大島泰克、山下まり
    • Organizer
      第63回 トキシンシンポジウム
    • Place of Presentation
      ほほえみの宿滝の湯(山形県天童市)
    • Year and Date
      2016-07-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規麻痺性貝毒生合成関連化合物の同定2016

    • Author(s)
      土屋 成輝、長 由扶子、吉岡 廉平、此木 敬一、長澤 和夫、山下 まり
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-03-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規麻痺性貝毒生合成関連化合物の合成と同定2016

    • Author(s)
      土屋成輝、長由扶子、吉岡廉平、此木敬一、長澤和夫、大島泰克、山下まり
    • Organizer
      第27回 万有仙台シンポジウム
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 麻痺性貝毒の生合成経路解明に向けた予想生合成中間体の合成及び同定2016

    • Author(s)
      土屋成輝、長由扶子、吉岡廉平、此木敬一、長澤和夫、大島泰克、山下まり
    • Organizer
      2016年度 日本農芸化学会 東北支部大会
    • Place of Presentation
      山形大学鶴岡キャンパス(山形県鶴岡市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Study of the biosynthesis of paralytic shellfish toxins using stable isotope labeled intermediates and LC-MS2015

    • Author(s)
      Shigeki Tsuchiya, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Kazuo Nagasawa, Yasukatsu Oshima, Mari Yotsu-Yamashita
    • Organizer
      PACIFICHEM 2015
    • Place of Presentation
      Hawaii convention center (Hawaii, USA)
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bioconversion of putative biosynthetic intermediates of paralytic shellfish toxins in the cyanobacterium Anabaena circinalis (TA04)2015

    • Author(s)
      Shigeki Tsuchiya, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Kazuo Nagasawa, Mari Yotsu-Yamashita
    • Organizer
      Tohoku University’s Chemistry Summer School 2015
    • Place of Presentation
      Tohoku university (Sendai, Miyagi)
    • Year and Date
      2015-08-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 麻痺性貝毒生合成関連化合物の合成と生産生物の分析2015

    • Author(s)
      土屋成輝, 長由扶子, 此木敬一, 長澤和夫, 大島泰克, 山下まり
    • Organizer
      第26回 万有仙台シンポジウム
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-06-02
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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