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Screening of the voltage-gated sodium channel blockers to discover the lead compounds for therapeutic purposes

Research Project

Project/Area Number 17H02199
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Biomolecular chemistry
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Konoki Keiichi  東北大学, 農学研究科, 准教授 (40292825)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 日高 將文  東北大学, 農学研究科, 助教 (00584848)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥13,910,000 (Direct Cost: ¥10,700,000、Indirect Cost: ¥3,210,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2017: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Keywords電位依存性ナトリウムチャネル / 電気生理実験 / テトロドトキシン / サキシトキシンン / クロイソカイメン / サブタイプ選択性 / スクリーニング / 医薬資源 / 阻害剤探索 / 構造決定 / 神経障害性疼痛 / サキシトキシン / 医薬資源探索 / ハイスループットスクリーニング / テトロドトトキシン / 慢性疼痛 / 電気生理 / 新規医薬資源 / パッチクランプ記録法
Outline of Final Research Achievements

We examined the sensitivity of Nav1.1-1.7 to TTX analogues provided by a collaborator and found that 1) chiriquitoxin (CHTX) exhibits low affinity to Nav1.7 due to steric repulsion against isoleucine residues in the TTX binding site, 2) contrary to previous reports, 4,9-anhydroTTX exhibits low affinity to Nav1.6, 3) the deoxy analogues exhibit low affinity to any Nav subtype.
We investigated the Nav inhibitory activity of various natural and non-natural TTX and STX derivatives provided by other collaborators and found that the one of the derivatives showed high affinity for Nav1.5, which is normally insensitive to TTX or STX.
We found arachidonic acid as an inhibitor of Nav expressed in mouse neuroblastoma Neuro 2A from the marine sponge Halichondria okadai, and investigated the details of the inhibition mechanism.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

9つある電位依存性ナトリウムチャネル(Nav)は「不整脈」や「癲癇」「慢性疼痛」の源である。こうした疾患治療の原石と言えるNav阻害剤を探索した本研究の意義は重要である。簡便かつ安価に判別できるハイスループットスクリーニング系の構築は困難であったが、代替法として多検体処理には不向きであった電気生理的手法を用いてクロイソカイメンからアラキドン酸をスクリーニングした成果を特記したい。さらに同手法を用いて特定のサブタイプに親和性または阻害性を示したテトロドトキシンおよびサキシトキシン の誘導体は医薬資源の原石であり、今後、さらに発展させていく所存である。

Report

(5 results)
  • 2021 Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (65 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 7 results) Presentation (45 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 1 results) Book (2 results) Remarks (4 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Toronto(カナダ)

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    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 95 Issue: 2 Pages: 325-330

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210397

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      Adachi, K., Yamada, T., Ishizuka, H., Oki, M., Tsunogae, S., Shimada, N., Chiba, O., Orihara, T., Hidaka, M., Hirokawa, T., Odagi, M., Konoki, K., Yotsu-Yamashita, M., Nagasawa, K.
    • Journal Title

      Chem. Eur. J.

      Volume: 26 Issue: 9 Pages: 2025-2033

    • DOI

      10.1002/chem.201904184

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      山下まり, 此木敬一, 稲垣英利,森直樹,森哲
    • Journal Title

      化学と生物

      Volume: 58 Pages: 111-119

    • NAID

      130007979405

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      Marine Drugs

      Volume: 17 Issue: 12 Pages: 653-653

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      10.3390/md17120653

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      Keiichi Konoki*, Daniel G. Baden, Todd Scheuer and William A. Catterall
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      Minowa T.、Cho Y.、Oshima Y. 、Konoki K.、Yotsu-Yamashita M.
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      Toxins

      Volume: 11 Issue: 9 Pages: 539-539

    • DOI

      10.3390/toxins11090539

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      Sci. Rep.

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 3460-3460

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      2.Yotsu-Yamashita, M., Nagaoka, Y., Muramoto, K., Cho, Y., Konoki, K.
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      Mar. Drugs

      Volume: 16 Issue: 7 Pages: 224-224

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      10.3390/md16070224

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      Maeno Yukari、Kotaki Yuichi、Terada Ryuta、Cho Yuko、Konoki Keiichi、Yotsu-Yamashita Mari
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      Sci. Rep.

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 356-356

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      10.1038/s41598-017-18651-w

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      Kudo Yuta、Chiba Chikafumi、Konoki Keiichi、Cho Yuko、Yotsu-Yamashita Mari
    • Journal Title

      Toxicon

      Volume: 137 Pages: 78-82

    • DOI

      10.1016/j.toxicon.2017.07.016

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    • Author(s)
      Onoue Hisaaki、Marubayashi Riho、Ishikawa Erina、Konoki Keiichi、Torikai Kohei、Ebine Makoto、Murata Michio、Oishi Tohru
    • Journal Title

      The Journal of Organic Chemistry

      Volume: 82 Issue: 18 Pages: 9595-9618

    • DOI

      10.1021/acs.joc.7b01658

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  • [Journal Article] Differential binding of tetrodotoxin and its derivatives to voltage-sensitive sodium channel subtypes (Nav1.1 to Nav1.7)2017

    • Author(s)
      Tsukamoto Tadaaki、Chiba Yukie、Wakamori Minoru、Yamada Tomoshi、Tsunogae Shunsuke、Cho Yuko、Sakakibara Ryo、Imazu Takuya、Tokoro Shouta、Satake Yoshiki、Adachi Masaatsu、Nishikawa Toshio、Yotsu-Yamashita Mari、Konoki Keiichi
    • Journal Title

      Br. J. Pharmacol.

      Volume: 174 Issue: 21 Pages: 3881-3892

    • DOI

      10.1111/bph.13985

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      千葉 修 , 島田 紀子 , 工藤 雄大 , 長 由扶子 , 山下 まり , 此木 敬一
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      新学術領域研究(研究領域提案型)「化学コミュニケーションのフロンティア」第8回公開シンポジウム
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      梅野 圭太郎, 尾上 久晃, 渡部 雄太, 此木 敬一, 佐竹 真幸, 鳥飼 浩平, 保野 陽子, 大石 徹
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      第63回天然有機化合物討論会
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      〇安達栞菜,石塚 颯,山田智士,日高將文,広川貴次,小田木 陽,此木敬一,山下まり,長澤和夫
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      第61回天然有機化合物討論会(広島国際会議場,広島市,2019年9月11-13日)
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      16)〇前野優香理, 小瀧裕一, 寺田竜太, 長 由扶子,此木敬一, 山下まり
    • Organizer
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      〇赤松みちる,長 由扶子,此木敬一,山下まり
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      公益社団法人日本農芸化学会東北支部・第154回大会(弘前大学,弘前市,2019年11月9日)
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  • [Presentation] Crisprスクリーニングによる maitotoxin の標的分子探索(1)2019

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      〇角替俊輔,Katherine Chan,Amy Hin Yan Tong,Kamaldeep Kaur Aulakh, Andrea Habsid,八代田陽子,Jason Moffat,Charles Boone,山下まり,村田道雄,此木敬一
    • Organizer
      公益社団法人日本農芸化学会東北支部・第154回大会(弘前大学,弘前市,2019年11月9日)
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      角替俊輔,Katherine Chan,Amy Hin Yan Tong,Kamaldeep Kaur Aulakh, Andrea Habsid,八代田陽子,Jason Moffat,Charles Boone,山下まり,村田道雄,〇此木敬一
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      公益社団法人日本農芸化学会東北支部・第154回大会(弘前大学,弘前市,2019年11月9日)
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    • Author(s)
      〇山下まり,土肥裕花,島田紀子,岩崎浩太郎,佐々木 理,川島悠岐,此木敬一,佐々木誠
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      科研費新学術領域研究 化学コミュニケーションのフロンテイア 第6回公開シンポジウム
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      〇Cho, Y., Tsuchiya, S., Omura, T., Koike, K., Oikawa, H., Konoki, K., Oshima, Y. and Yotsu-Yamashita, M.
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      Gordon Research Conference, Mycotoxins and Phycotoxins (Stonehill College, Easton, USA, June 16 - 21, 2019)
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      〇Goto, M., Kikuchi, S., Okada, K., Cho, Y., Yotsu-Yamashita, M. and Konoki, K.
    • Organizer
      Tohoku University’s Chemistry Summer School (Tohoku University, Sendai, Aug 27-28)
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      〇Yaegashi, Y., Ueyama, N., Kudo, Y., Cho, Y., Konoki, K. and Yotsu-Yamashita, M.
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      Tohoku University’s Chemistry Summer School (Tohoku University, Sendai, Aug 27-28)
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    • Author(s)
      長 由扶子, 土屋成輝, 大村卓朗, 小池一彦, 此木敬一, 大島泰克, 山下まり
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      平成31年度公益社団法人日本水産学会春季大会
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    • Organizer
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      長 由扶子, 土屋成輝, 大村卓朗, 小池一彦, 及川 寛, 此木敬一, 大島泰克, 山下まり
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  • [Presentation] マイトトキシンの膜透過性亢進作用の機構解明に向けた電気生理学的アプローチ2018

    • Author(s)
      山田智士, 岩本真幸, 長 由扶子, 老木成稔, 村田道雄, 山下まり, 此木敬一
    • Organizer
      日本農芸化学会東北・北海道合同支部大会(東北支部第153回大会)
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Bioconversion of putative biosynthetic intermediates of amnesic shellfish toxin, domoic acid, in the diatom Pseudo-nitzschia multiseries2018

    • Author(s)
      Yukari Maeno, Yuichi Kotaki, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Mari Yotsu-Yamashita
    • Organizer
      Tohoku University's Chemistry Summer School
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Screening for bioactive compounds in marine organisms collected in the Solomon Islands2018

    • Author(s)
      Masato Kasuga, Clyde Gorapava Puilingi, Atsuo Nakazaki, Shunsuke Tsunogae, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Toshio Nishikawa, Mari Yotsu-Yamashita
    • Organizer
      Tohoku University's Chemistry Summer School
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 記憶喪失性貝毒ドウモイ酸の新規生合成中間体の同定と生合成経路の解明2018

    • Author(s)
      前野優香理, 小瀧裕一, 寺田竜太, 長 由扶子, 此木敬一, 山下まり
    • Organizer
      第29回万有仙台シンポジウム
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 紅藻ハナヤナギ(Chondria armata)から同定したドウモイ酸の推定生合成中間体のLC-MS分析法の検討2018

    • Author(s)
      前野優香理,山下まり,長 由扶子,此木敬一,小瀧裕一,寺田竜太
    • Organizer
      平成30年度日本水産学会春季大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 15N同位体標識培地による渦鞭毛藻の麻痺性貝毒及び生合成中間体への15N取り込み挙動の解析2018

    • Author(s)
      長 由扶子,土屋成輝,此木敬一,大島泰克,山下まり
    • Organizer
      平成30年度日本水産学会春季大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Synthesis and biological evaluation of natural product- mimicking 7,6-spirocyclic imine compounds toward a specific inhibitor of neuronal nicotinic acetylcholine receptor2018

    • Author(s)
      Kou Minamino, Hiroshi Tsuchikawa, Michio Murata, Keiichi Konoki
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会 (2018)
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 記憶喪失性貝毒ドウモイ酸の生合成経路に関する研究2018

    • Author(s)
      前野優香理,小瀧 裕一,長 由扶子,此木敬一,山下まり
    • Organizer
      日本農芸化学会2018年度大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] クロイソカイメン共生菌が生産する新規有毒二次代謝産物の構造決定2018

    • Author(s)
      菊池 颯、岡田華弥、長 由扶子、吉田慎一朗、權 垠相、山下まり、此木敬一
    • Organizer
      日本農芸化学会2018年度大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 海洋生物における新規テトロドトキシン関連化合物の探索2018

    • Author(s)
      上山 望,杉本敬太,長 由扶子,此木敬一,山下まり
    • Organizer
      日本農芸化学会2018年度大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] フグ由来のテトロドトキシン関連化合物の合成2017

    • Author(s)
      杉本敬太,上山 望,長 由扶子,此木敬一,西川俊夫,山下まり
    • Organizer
      日本農芸化学会東北支部第152回大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] フグの新規スピロ環状グアニジノ化合物の単離,構造決定と海産テトロドトキシンの生合成経路の推定2017

    • Author(s)
      上山 望,杉本敬太,工藤雄大,長 由扶子,此木敬一,西川俊夫,山下まり
    • Organizer
      第59回天然有機化合物討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 化学合成に基づいたマイトトキシンの構造活性相関研究2017

    • Author(s)
      尾上久晃,石川絵理奈,丸林里帆、此木敬一,鳥飼浩平,海老根真琴,大石 徹
    • Organizer
      第59回天然有機化合物討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Screening of novel toxic secondary metabolites from symbiotic bacteria of the marine sponge Halichondria okadai2017

    • Author(s)
      Sou Kikuchi, Kayo Okada, Yuko Cho, Mari Yotsu-Yamashita, Keiichi Konoki
    • Organizer
      Tohoku University's Chemistry Summer School 2017
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Screening of biosynthetic intermediates of domoic acid, the causative toxin of amnesic shellfish poisoning2017

    • Author(s)
      Yukari Ebine, Yuichi Kotaki, Ryuta Terada, Yuko Cho, Keiichi Konoki and Mari Yotsu-Yamashita
    • Organizer
      Tohoku University's Chemistry Summer School 2017
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 電位依存性Na+チャネルに対するCrambescin B誘導体の阻害活性2017

    • Author(s)
      塚本匡顕、千葉雪絵、中崎敦夫,石川裕生,中根嘉祈,長 由扶子,西川俊夫,山下まり,此木敬一
    • Organizer
      第12回化学生態学研究会
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      2017 Annual Research Report
  • [Book] シリーズ<水産の科学> 5. カキ・ホタテガイの科学(5.1.2. 下痢性貝毒を執筆)2019

    • Author(s)
      尾定誠 編著
    • Total Pages
      224
    • Publisher
      朝倉書店
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      2019 Annual Research Report
  • [Book] 月刊臨床神経科学「神経毒とNeuroscience」2017

    • Author(s)
      山下まり,此木敬一
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      中外医学社
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      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 東北大学大学院農学研究科・生物産業創成科学専攻・天然物生物機能科学講座・天然物生命化学分野

    • URL

      https://www.agri.tohoku.ac.jp/bukka/index-j.html

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  • [Remarks] 所属先HP(東北大学大学院農学研究科・天然物生命化学分野)

    • URL

      http://www.agri.tohoku.ac.jp/bukka/index-j.html

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  • [Remarks] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/read0140760/

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  • [Remarks] 東北大学大学院農学研究科・生物産業創成科学専攻・天然物生命化学分野(所属先HP)

    • URL

      http://www.agri.tohoku.ac.jp/bukka/index-j.html

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Published: 2017-04-28   Modified: 2023-01-30  

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