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巨大ゲノム生物の毒生合成マシナリー探索とゲノム解析の基盤技術開発

Publicly Offered Research

Project AreaCreation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries
Project/Area Number 17H05426
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

長 由扶子  東北大学, 農学研究科, 助教 (60323086)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Keywords生合成 / サキシトキシン / 渦鞭毛藻 / 発現解析 / 免疫染色 / 代謝阻害剤 / プランクトン / LC-MS / 生理活性物質 / 水圏化学 / ゲノム / 環境
Outline of Annual Research Achievements

サキシトキシン(STX)生産渦鞭毛藻の出現海域は近年拡大しつつあるが、環境の変化が毒の生合成にどのような機構で影響を及ぼすか不明である。
【1.生合成反応の場の解明】今年度はマウスに免疫して得られた抗SxtAペプチド抗体を用いて渦鞭毛藻Alexandrium tamarense有毒株の細胞を免疫染色した。ウサギ由来とマウス由来のシグナルが一致したことからこれらの抗体によるシグナルがSxtAによるものではないかと推定した。
【2.新たな生合成酵素の探索】チミジンアナログによって渦鞭毛藻A. tamarenseの細胞増殖と毒生産が抑制されることを見出したことから、構造内にエチニル基を有するチミジンアナログを作用させた細胞にClick反応により蛍光標識を導入し共焦点レーザー顕微鏡にて観察した。DNAに取り込まれたもの以外に細胞表層の球状オルガネラの周囲に結合成分があることが明らかとなった。 このシグナルは抗SxtA抗体及び抗SxtG抗体のシグナルとは一致せず、生合成反応の場が反応ステップによって異なることが示唆された。
【3.時間軸を考慮した生合成・代謝の解析】渦鞭毛藻のSTX関連化合物への安定同位体標識硝酸ナトリウム由来15N取り込み挙動を観察するメタボロミクス手法を確立した。チミジンアナログはグルタミン酸からオルニチンの間で生合成系を抑制していることが示唆された。また取り込み率の異なる集団のうち、最も取り込み率の高い集団のみ抑制されていたことから、この集団は新生アミノ酸から生合成されたものであり、やや取り込み率の低い集団は蓄積されていたアミノ酸や中間体が生合成の場に輸送された後に生合成されたものではないかと推定した。
本研究では環境変化に応答した渦鞭毛藻のサキシトキシン生合成の変化を解析するための基盤技術を開発した。今後アミノ酸や中間体の輸送とSTX生合成について展開する。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (37 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (27 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Metabolomic study of saxitoxin analogues and biosynthetic intermediates in dinoflagellates using 15N-labelled sodium nitrate as a nitrogen source2019

    • Author(s)
      1.Cho, Y., Tsuchiya, S., Omura, T., Koike, K., Oikawa, H., Konoki, K., Oshima, Y., Yotsu-Yamashita, M.
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 3460-3460

    • DOI

      10.1038/s41598-019-39708-y

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Pufferfish Saxitoxin and Tetrodotoxin Binding Protein (PSTBP) Analogues in the Blood Plasma of the Pufferfish Arothron nigropunctatus, A. hispidus, A. manilensis, and Chelonodon patoca2018

    • Author(s)
      2.Yotsu-Yamashita, M., Nagaoka, Y., Muramoto, K., Cho, Y., Konoki, K.
    • Journal Title

      Mar. Drugs

      Volume: 16 Issue: 7 Pages: 224-224

    • DOI

      10.3390/md16070224

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Isolation and structure determination of lysiformine from bacteria associated with marine sponge Halichondria okadai2018

    • Author(s)
      3.Kikuchi, S., Okada, K., Cho, Y., Yoshida, S., Kwon, E., Yotsu-Yamashita, M., *Konoki, K.
    • Journal Title

      Tetrahedron

      Volume: 74 Issue: 27 Pages: 3742-3747

    • DOI

      10.1016/j.tet.2018.05.049

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spiro Bicyclic Guanidino Compounds from Pufferfish, Possible Biosynthetic Intermediates of Tetrodotoxin in Marine Environments2018

    • Author(s)
      Ueyama Nozomi、Sugimoto Keita、Kudo Yuta、Onodera Ken-ichi、Cho Yuko、Konoki Keiichi、Nishikawa Toshio、Yotsu-Yamashita Mari
    • Journal Title

      Chem. Eur. J.

      Volume: 印刷中 Issue: 28 Pages: 7250-7258

    • DOI

      10.1002/chem.201801006

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  • [Journal Article] Six domoic acid related compounds from the red alga, Chondria armata, and domoic acid biosynthesis by the diatom, Pseudo-nitzschia multiseries2018

    • Author(s)
      Maeno Yukari、Kotaki Yuichi、Terada Ryuta、Cho Yuko、Konoki Keiichi、Yotsu-Yamashita Mari
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 356-356

    • DOI

      10.1038/s41598-017-18651-w

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [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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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dietary administration of tetrodotoxin and its putative biosynthetic intermediates to the captive-reared non-toxic Japanese fire-bellied newt, Cynops pyrrhogaster2017

    • Author(s)
      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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  • [Journal Article] Inhibition of veratridine-induced delayed inactivation of the voltage-sensitive sodium channel by synthetic analogs of crambescin B,2017

    • Author(s)
      Tadaaki Tsukamoto, Yukie Chiba, Atsuo Nakazaki, Yuki Ishikawa, Yoshiki Nakane, Yuko Cho, Mari Yotsu-Yamashita, Toshio Nishikawa, Minoru Wakamori, and Keiichi Konoki,*
    • Journal Title

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      Volume: 27 Issue: 5 Pages: 1247-1251

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2017.01.054

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      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A new sarasinoside congener, sarasinoside M2, from a marine sponge collected in the Solomon Islands2017

    • Author(s)
      Puilingi Clyde Gorapava、Kudo Yuta、Cho Yuko、Konoki Keiichi、Yotsu-Yamashita Mari
    • Journal Title

      Biosci. Biotechnol. Biochem.

      Volume: 81 Pages: 222-225

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      2017 Annual Research Report
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  • [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

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      2017 Annual Research Report
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  • [Presentation] ホタテガイ中腸腺のオカダ酸アシル化酵素の探索に向け た活性測定法の開発2019

    • Author(s)
      寺内将斗,古用幸愛,長由扶子,山下まり,此木敬一
    • Organizer
      日本農芸化学会 2019 年度(平成31 年度)大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 電位依存性ナトリウムチャネルに対するサキシトキシン 誘導体の阻害活性評価2019

    • Author(s)
      山田智士,安達栞菜,長由扶子,山下まり, 此木敬一,長澤和夫
    • Organizer
      日本農芸化学会 2019 年度(平成31 年度)大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ソロモン諸島産の海洋生物中のNav 阻害活性物質の探索2019

    • Author(s)
      春日政人,Clyde Gorapava Puilingi,角替俊輔, 中崎敦夫,長由扶子,西川俊夫,此木敬一,山下まり
    • Organizer
      日本農芸化学会 2019 年度(平成31 年度)大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 東日本で養殖したホタテガイ中のLC-MS/MS による麻痺 性貝毒分析2019

    • Author(s)
      沼野 聡,工藤雄大,長由扶子,此木敬一,山下まり
    • Organizer
      日本農芸化学会 2019 年度(平成31 年度)大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] カイニン酸新規類縁体の探索及び生合成経路の推定2019

    • Author(s)
      前野優香理,寺田竜太,小瀧裕一,長由扶子, 此木敬一,山下まり
    • Organizer
      日本農芸化学会 2019 年度(平成31 年度)大会
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  • [Presentation] テトロドトキシン推定生合成中間体のテトロドトキシン 含有生物への投与2019

    • Author(s)
      杉本敬太,工藤雄大,宮坂忠親,安立昌篤, 長由扶子,此木敬一,千葉親文,西川俊夫,山下まり
    • Organizer
      日本農芸化学会 2019 年度(平成31 年度)大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 渦鞭毛藻におけるサキシトキシン生合成の15N 同位体標 識硝酸ナトリウムを用いたメタボロミクス解析2019

    • Author(s)
      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
    • Organizer
      日本農芸化学会 2019 年度(平成31 年度)大会
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  • [Presentation] 高純度テトロドトキシン類縁体の調製2019

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      山下まり、佐藤恭佳、工藤雄大、長 由扶子、此木敬一
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      平成31年度日本水産学会春季大会
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  • [Presentation] 渦鞭毛藻の麻痺性貝毒生合成に対する 5-ethynyl-2’-deoxyuridineの影響と作用点2019

    • 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
    • Organizer
      平成31年度日本水産学会春季大会
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      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
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  • [Presentation] ホタテガイ中腸腺に存在するオカダ酸アシル化酵素の探索法の開発2018

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      寺内将斗*, 古用幸愛, 長由扶子, 山下まり, 此木敬一
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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

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      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
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      日本農芸化学会東北支部大会
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  • [Presentation] Usefulness of column switching HILIC-MS and 15N-labeled inorganic nitrogen for the study of STX biosynthesis in dinoflagellates2018

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      Yuko Cho*, Shigeki Tsuchiya, Keiichi Konoki, Yasukatsu Oshima, and Mari Yotsu-Yamashita
    • Organizer
      The 18th International conference on Harmful Algae
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  • [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

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      長 由扶子、土屋 成輝、此木 敬一、大島 泰克、山下 まり
    • Organizer
      平成30年度公益社団法人日本水産学会春季大会
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  • [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

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      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
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  • [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

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      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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  • [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

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      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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  • [Presentation] 巨大ゲノム生物の毒生合成マシナリー探索とゲノム解析の基盤技術開発2017

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      長 由扶子
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      新学術領域研究(研究領域提案型)生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学、第3回公開シンポジウム
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  • [Presentation] フグ由来のテトロドトキシン関連化合物の合成2017

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      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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  • [Presentation] Biosynthetic pathway of saxitoxin based on the structures of its intermediate2017

    • Author(s)
      Mari Yotsu-Yamashita, Shigeki Tsuchiya, Yuko Cho, Keiichi Konoki, and Yasukatsu Oshima
    • Organizer
      The JSFS 85th Anniversary-Commemorative International Symposium
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  • [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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  • [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
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  • [Presentation] Screening of biosynthetic intermediates of domoic acid2017

    • Author(s)
      Yukari Ebine, Yuichi Kotaki, Ryuta Terada, Yuko Cho, Keiichi Konoki and Mari Yotsu-Yamashita
    • Organizer
      Tohoku University's Chemistry Summer School
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  • [Presentation] 巨大ゲノム生物の毒生合成マシナリー探索とゲノム解析の基盤技術開発2017

    • Author(s)
      長 由扶子
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      新学術領域研究(研究領域提案型)生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学、第2回公開シンポジウム
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  • [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

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      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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  • [Presentation] フグのテトロドトキシン関連化合物の構造と推定生合成経路2017

    • Author(s)
      上山望、杉本敬太、西川俊夫、長 由扶子、此木敬一、山下まり
    • Organizer
      第28回万有仙台シンポジウム
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  • [Presentation] Column switching HILIC-MS for the analysis of saxitoxin analogues and their biosynthetic intermediates in toxic and non-toxic dinoflagellates2017

    • Author(s)
      Yuko Cho, Shigeki Tsuchiya, Takuo Omura, Kazuhiko Koike, Hiroshi Oikawa, Keiichi Konoki, Yasukatsu Oshima and Mari Yotsu-Yamashita
    • Organizer
      Gordon Conference (Mycotoxins & Phycotoxins)
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    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

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