Chemical Communication on the Mammalian Venom

• Project Area: Frontier research of chemical communications
• Project/Area Number: 20H04770
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 北 将樹 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (30335012)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 哺乳動物毒 / 化学コミュニケーション / 生物活性 / ペプチド / イオンチャネル

Outline of Research at the Start

本研究では希少な哺乳類由来の有毒物質の構造と機能を解明し，より高活性な神経毒アナログの創製を目指す．食虫動物トガリネズミの持つ麻痺性ペプチドなどの構造や機能を解明し，痛覚過敏や神経因性疼痛など，痛み伝達に関わる新規な作用機序を解明する．さらに異種の哺乳類がもつ類似物質と構造や機能を比較し、独自に進化してきた種がもつ有毒物質（＝化学コミュニケーション物質）の生物学・生態学的意義を探る．

Outline of Annual Research Achievements

動物由来の天然毒は，フグ毒テトロドトキシンなどユニークな構造や切れ味鋭い活性をもつものが多い。また加速進化により，有毒動物の生理活性ペプチドには構造・機能に多様性がみられる。これらの毒は生命科学の研究ツールや，新たな医農薬の開発にも重要である。本研究では食虫動物トガリネズミ由来の麻痺性ペプチドBPP類の二次構造を決定し，合成標品を用いて詳細な生物活性を解明し、痛覚過敏や神経因性疼痛など，本物質が引き起こす痛み伝達に関わる新規作用機序の理解を目指した。さらに，異種の哺乳類がもつ類似物質と構造や機能を比較し、独自に進化してきた種がもつ麻痺性神経毒(=化学コミュニケーション物質)の生物学・生態学的意義を探ることとした。
BPP2を2つのセグメントに分けてFmoc固相合成法で調製し、これらをNCL法で結合した。Cys残基の３種類の保護基の段階的な除去とS-S結合の形成により、全長53アミノ酸残基のBPP2の合成を達成したが、そのHPLC保持時間やUVスペクトルのパターンは天然品とは全く一致しなかった。これまでに構造決定したBPP類の一次配列が誤っている可能性を考慮して一次配列を再検討し、[Glu-Gly] の2残基が [Trp] の1残基であるなど、構造の訂正に至った。
次いで一次配列改訂後のBPP2を再度合成した。Cys残基の保護基を１種類にして、NCL法で得られた一本鎖ペプチドの3組のSS結合を一挙に形成した。この際、Cysteine/Cystineを酸化還元触媒に用いたリフォールディング条件を工夫し、天然品とHPLC保持時間が一致する合成品がほぼ単一で得られた。現在、合成品BPP2の部分還元および選択的ラベル化により、SS結合様式の解析を進めている。また、合成品BPP2を用いた各種イオンチャネルに対する応答評価、ミールワーム麻痺活性試験についても今後評価する予定である。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Flavokawains, Plant-derived Chalcones, Inhibit Differentiation of Murine Pre-adipocytes (2022)
  • Author(s): Hanif Novriyandi、Iswantini Dyah、Hioki Yusuke、Murni Anggia、Kita Masaki、Tanaka Junichi
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 51 Issue: 1 Pages: 54-57
  • DOI: 10.1246/cl.210615
  • NAID: 130008137579
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Eumitrins F-H: three new xanthone dimers from the lichen <i>Usnea baileyi</i> and their biological activities (2022)
  • Author(s): Nguyen Van-Kieu、Nguyen-Si Hoai-Vu、Devi Asshaima Paramita、Poonsukkho Pakarapon、Sangvichien Ek、Tran Thanh-Nha、Yusuke Hioki、Mitsunaga Tohru、Chavasiri Warinthorn
  • Journal Title: Natural Product Research Volume: 無し Issue: 9 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1080/14786419.2021.2023143
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 6‐Paradol Acts as a Potential Anti‐obesity Vanilloid from Grains of Paradise (2021)
  • Author(s): Hattori Hiroyuki、Mori Takashi、Shibata Takahiro、Kita Masaki、Mitsunaga Tohru
  • Journal Title: Molecular Nutrition &amp; Food Research Volume: 65 Issue: 16 Pages: 2100185-2100185
  • DOI: 10.1002/mnfr.202100185
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The C29-C34 parts of antitumor macrolide aplyronine A serve as versatile actin-affinity tags (2021)
  • Author(s): Utomo Didik Huswo、Fujieda Akari、Tanaka Kentaro、Takahashi Momoko、Futaki Kentaro、Tanabe Kenta、Kigoshi Hideo、Kita Masaki
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 57 Issue: 81 Pages: 10540-10543
  • DOI: 10.1039/d1cc04259a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] N,N-Dimethylaminopyrene as a fluorescent affinity mass tag for ligand-binding mode analysis (2020)
  • Author(s): Arai Atsushi、Watanabe Rei、Hattori Atsunori、Iio Keita、Hu Yaping、Yoneda Kozo、Kigoshi Hideo、Kita Masaki
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 10 Issue: 1 Pages: 7311-7311
  • DOI: 10.1038/s41598-020-64321-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Isolation and structure?activity relationship studies of jacaranones: Anti-inflammatory quinoids from the Cuban endemic plant Jacaranda arborea (Bignoniaceae) (2020)
  • Author(s): Hirukawa Minako、Zhang Menghua、Echenique?Diaz Lazaro M.、Mizota Koji、Ohdachi Satoshi D.、Begu??Quiala Gerardo、Delgado?Laba?ino Jorge L.、G?mez?D?ez Jorgelino、Alvarez?Lemus Jos?、Machado Leandro Galano、N??ez Miguel Su?rez、Shibata Takahiro、Kigoshi Hideo、Kita Masaki
  • Journal Title: Tetrahedron Letters Volume: 61 Issue: 26 Pages: 152005-152005
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2020.152005
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Acyl-CoA dehydrogenase long chain (ACADL) is a target protein of stylissatin A, an anti-inflammatory cyclic heptapeptide (2020)
  • Author(s): Zhang Menghua、Sunaba Taiki、Sun Yiting、Shibata Takahiro、Sasaki Kazunori、Isoda Hiroko、Kigoshi Hideo、Kita Masaki
  • Journal Title: The Journal of Antibiotics Volume: 73 Issue: 8 Pages: 589-592
  • DOI: 10.1038/s41429-020-0322-5
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] ブラリナトガリネズミ由来の神経毒ペプチドBPP 類の合成研究 (2022)
  • Author(s): 矢野佑介、福岡稜、Andres D. Maturana、北将樹
  • Organizer: 日本農芸化学会2022年度大会, 京都（オンライン）
• [Presentation] Natural Product Prospect for Human Health. (2021)
  • Author(s): M. Kita
  • Organizer: 79th Airlangga Webinar Conference Series, Airlangga University, Indonesia（on-line）
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Target identification and binding mode analysis of bioactive natural products. (2021)
  • Author(s): M. Kita
  • Organizer: A3フォーサイト事業取りまとめシンポジウム, TKPガーデンシティ仙台
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] キュ－バソレノドンンSolenodon cubanusから得られたNeotrombicula 属のツツガムシの一種 (2021)
  • Author(s): 高橋守，大舘智志, 北 将樹, ラザロ エチェニケ-ディアス，ヘラルド ベゲ-キアラ, ラファエル ボロト-パエス, ホルヘリーノ ガメス-ディエズ，馬場裕美，三角仁子
  • Organizer: 第73回日本衛生動物学会大会、鹿児島大（オンライン）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ブラリナトガリネズミ由来新規神経毒ペプチドの合成研究 (2021)
  • Author(s): 矢野佑介, Andres D. Maturana, 森田真布, 北将樹
  • Organizer: 第67回トキシンシンポジウム、名古屋（オンライン）
• [Presentation] Structures and Biological Activities of Neurotoxic Peptides from Short-tailed Shrew. (2021)
  • Author(s): Yusuke Yano, Maho Morita, Toshiko Takenaka, Manabu Bessho, Andres D. Maturana, Satoshi D. Ohdachi, Daisuke Uemura, and Masaki Kita
  • Organizer: The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM2021) Hawaii, USA (on-line)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 食虫性哺乳類における化学コミュニケーション (2021)
  • Author(s): 北将樹、矢野佑介、鈴木麻佑子、森田真布、大舘智志
  • Organizer: 日本化学会第101春季年会・中長期シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] ブラリナトガリネズミ由来の神経毒ペプチドBPP類の合成研究 (2021)
  • Author(s): 矢野佑介，Maturana, Andres D., 森田真布，北将樹
  • Organizer: 日本農芸化学会2021年度大会（口頭発表）
• [Presentation] リガンド解離型ピレンプローブを用いたプロテアーゼのラベル化 (2021)
  • Author(s): 津田智仁、荒井厚志、北将樹
  • Organizer: 日本化学会第101春季年会（口頭発表）
• [Presentation] ケミカルプローブを用いたstylissatin Aの標的タンパク質の解明 (2021)
  • Author(s): 神谷佳佑、Yiting Sun、張夢華、柴田貴広、森田真布、北将樹
  • Organizer: 日本化学会第101春季年会（口頭発表）
• [Presentation] 哺乳動物毒における化学コミュニケーションの解明 (2020)
  • Author(s): 北将樹, 矢野佑介, 鈴木麻由子, 荒井厚志, 森田真布, 稲垣英利
  • Organizer: 新学術領域研究（化学コミュニ）第２回領域リトリート
• [Book] Discovery and use of natural products and derivatives as chemical probes. in The Discovery and Utility of Chemical Probes in Target Discovery, Eds. P. Brennan & S. V. Rodriguez (2020)
  • Author(s): Masaki Kita, Hideo Kigoshi
  • Total Pages: 26
  • Publisher: The Royal Society of Chemistry
  • ISBN: 9781788015899
• [Remarks] 名古屋大学 生命農学研究科 天然物ケミカルバイオロジー研究室
  • URL: https://mkita64.wixsite.com/mysite
• [Remarks] 名古屋大学 大学院生命農学研究科 天然物ケミカルバイオロジー研究室
  • URL: https://mkita64.wixsite.com/mysite