| Project/Area Number |
20K15405
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 37020:Chemistry and chemical methodology of biomolecules-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Kudo Yuta 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (60824662)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | テトロドトキシン / イモリ / 生合成 / 構造解析 / メタゲノム / 質量分析 / メタゲノム解析 |
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| Outline of Research at the Start |
テトロドトキシン (TTX) は、強力な毒性、複雑な分子構造、フグやイモリなど様々な生物に分布するという特徴を持った興味深い化合物である。陸上のTTXの起源（生産者）は不明で、自然界でどのようにTTXが生産されるか（生合成経路）は長年の謎である。本研究では未知の毒生産者の遺伝子の解析と、天然に存在するTTX関連化合物の化学分析の両面からTTXの生合成経路の解明を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
The biosynthesis of tetrodotoxin (TTX), a potent neurotoxin distributed in pufferfish and newt, has not yet been elucidated. With the aim of elucidating the biosynthetic pathway of TTX in terrestrial organisms, we conducted metagenomic analysis of environmental DNA obtained from the toxic newt habitats, and screening for new TTX-related compounds from toxic newts. New TTX analogues was identified from the toxic newt extract. The structure of the previously reported TTX analogue was revised in this study. We discovered novel cyclic guanidino compounds including two novel skeletal tricyclic compounds. The chemical structures of the obtained compounds provided insight into the biosynthetic/shunt pathways of TTX in terrestrial organisms. The fosmid metagenomic library was prepared from the environmental samples of the toxic newt habitat. PCR screening of possible biosynthetic genes of TTX and sequencing of the library by Next Generation Sequencer were performed.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
最も有名な自然毒の一つで、重要な食中毒原因物質でもあるテトロドトキシン(TTX)の生合成に関する研究を行った。有毒イモリより新たなTTX類縁体を2種同定することができ、さらに既報の成分1種の構造改訂を行った。新規骨格構造を持つ化合物2種を含む新規環状グアニジノ化合物を得て、その構造を詳細に解析した。陸上におけるTTXの推定生合成およびシャント経路において多様な化合物が生成することを示し、新規化合物の構造から生合成経路への新たな知見が得られたことから、学術的・社会的な意義がある。有毒イモリ生息地の環境メタゲノムの塩基配列を解読し、今後、生合成経路の解明に貢献し得るデータが取得できた。
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