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2015 Fiscal Year Annual Research Report

テトロドトキシンの生合成経路の解明-LC/MSを用いた微量生合成中間体の探索-

Research Project

Project/Area Number 13J05534
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

工藤 雄大  東北大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords天然物化学 / 構造解析 / 生合成 / フグ毒 / イモリ / LC-MS / グアニジン
Outline of Annual Research Achievements

フグ毒テトロドトキシン (TTX) は強力な神経毒であり、世界中で食中毒事例が報告される。複雑な構造を有するTTXの生合成経路は未だ解明されておらず、起源生物の遺伝子解析から生合成経路に言及した研究もない。昨年度、特徴的な骨格構造を有するTTX類縁体を発見し、その構造からモノテルペンを出発物質とする生合成経路を提唱した。本年度は推定した経路を裏付けることを目的とし、推定生合成経路における中間体を質量分析器を用いて網羅的に探索した。検出された5つの候補化合物を単離し、NMRを用いて構造解析したところ、いずれも含グアニジン六員環を有する二環性の新規化合物だと同定された。得られた化合物群は推定した経路を支持する構造を有していた。これらの成分は複数の有毒イモリ (TTXを有するイモリ) に共通して存在する一方で、無毒のイモリからは検出されず、本化合物群がTTXの関連物だと示唆された。本研究結果は我々が唱えたモノテルペン説を支持しており、陸上生物におけるTTXの生合成経路解明への重要な知見を与えたと考えている。本内容の投稿論文が受理され、公表予定である。
昨年度までに研究室で飼育したイモリに毒の生産能がないことを確かめ、本年度に投稿論文として公表した。本年度は得られた無毒のイモリを用いて、毒の蓄積能を調査した。TTXおよびその類縁体をそれぞれ無毒イモリに経口投与し、一か月後、皮や筋肉を含む身体組織と腹腔内の内臓に分け、LC-MSで解析した。その結果、主に身体組織からTTX、その類縁体が検出され、イモリが経口投与された毒を身体組織に蓄えることが明らかになった。野生のイモリにおいても皮に多く毒が含まれることが知られており矛盾しない。飼育イモリが毒の生産能を示さないことと併せて考えると、イモリの毒は外因性である可能性が高いといえる。長年議論されていたイモリにおけるTTXの起源解明に近づいた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (16 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Cyclic Guanidine Compounds From Newts Support the Hypothesis that Tetrodotoxin is Derived From Monoterpene2016

    • Author(s)
      Yuta Kudo, Takeshi Yasumoto, Dietrich Mebs, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Mari Yotsu-Yamashita
    • Journal Title

      Angewandte Chemie

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      -

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Confirmation of the Absence of Tetrodotoxin and Its Analogues in the Juveniles of the Japanese Fire-bellied Newt, Cynops pyrrhogaster, Captive-reared from Eggs in the Laboratory Using HILIC-LC-MS2015

    • Author(s)
      Yuta Kudo, Chikafumi Chiba, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Mari Yotsu-Yamashita
    • Journal Title

      Toxicon

      Volume: 101 Pages: 101-105

    • DOI

      10.1016/j.toxicon.2015.05.008

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Tetrodotoxin and its Analogues in the Pufferfish Arothron hispidus and A. nigropunctatus from the Solomon Islands: A Comparison of their Toxin Profiles with the Same Species from Okinawa, Japan2015

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

      Toxins

      Volume: 7 Pages: 3436-3454

    • DOI

      10.3390/toxins7093436

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] テトロドトキシンの生合成経路解明を目指した有毒イモリからの推定生合成中間体の探索2016

    • Author(s)
      工藤 雄大、長 由扶子、此木 敬一、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
      2016-03-28 – 2016-03-30
  • [Presentation] Screening of bioactive compounds in pufferfish and marine invertebrates from Solomon Islands2016

    • Author(s)
      Clyde Gorapava Puilingi, Yuta Kudo, Keiichi Konoki, Yuko Cho, Mari Yotsu-Yamashita
    • 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
      2016-03-28 – 2016-03-30
  • [Presentation] フグから得られた新規テトロドトキシン関連化合物の単離と構造2016

    • Author(s)
      上山 望、工藤 雄大、長 由扶子、此木 敬一、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
      2016-03-28 – 2016-03-30
  • [Presentation] Screening and structure elucidation of the possible biosynthetic intermediates of tetrodotoxin from the newts2015

    • Author(s)
      Yuta Kudo, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Mari Yotsu-Yamashita
    • Organizer
      The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Place of Presentation
      Marriott Waikiki Beach (Hawaii, USA)
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Our recent studies of tetrodotoxin, saxitoxin and polycavernosides2015

    • Author(s)
      Mari Yotsu-Yamashita, Yuta Kudo, Shigeki Tsuchiya, Kosuke Maeta, Yuko Cho, Keiichi Konoki
    • Organizer
      The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Place of Presentation
      Marriott Waikiki Beach (Hawaii, USA)
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] イモリにおけるテトロドトキシンの起源および蓄積能の調査と考察2015

    • Author(s)
      工藤 雄大、千葉 親文、長 由扶子、此木 敬一、山下 まり
    • Organizer
      日本農芸化学会東北支部 第150回大会
    • Place of Presentation
      東北大学雨宮キャンパス農学研究科(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-10-03 – 2015-10-03
  • [Presentation] 有毒イモリから得られた新規環状グアニジン化合物群とテトロドトキシン生合成経路の考察2015

    • Author(s)
      工藤 雄大、千葉 親文、長 由扶子、此木 敬一、山下 まり
    • Organizer
      第57回 天然有機化合物討論会
    • Place of Presentation
      神奈川県民ホール (神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [Presentation] Identification of analogues and biosynthetic intermediates of tetrodotoxin aimed at elucidating its biosynthesis2015

    • Author(s)
      Yuta Kudo, Yoko Yamashita, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Yotsu-Yamashita Mari
    • Organizer
      Tohoku University’s Chemistry Summer School 2015
    • Place of Presentation
      東北大学青葉山キャンパス理学研究科(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-08-27 – 2015-08-28
    • Invited
  • [Presentation] Tetrodotoxin study in pufferfish and screening of bioactive compounds in marine invertebrates from Solomon Islands2015

    • Author(s)
      Clyde Gorapava Puilingi, Yuta Kudo, Keiichi Konoki, Yuko Cho, Mari Yotsu-Yamashita
    • Organizer
      Tohoku University’s Chemistry Summer School 2015
    • Place of Presentation
      東北大学青葉山キャンパス理学研究科(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-08-27 – 2015-08-28
  • [Presentation] 生合成経路解明を目指した新規テトロドトキシン類縁体、生合成中間体の探索2015

    • Author(s)
      工藤雄大
    • Organizer
      新学術領域研究「天然物ケミカルバイオロジー~分子標的と活性制御~」第7回若手研究者ワークショップ
    • Place of Presentation
      東北大学青葉山キャンパス理学研究科(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-06-09 – 2015-06-09
  • [Presentation] 質量分析器を用いた新規テトロドトキシン類縁体の探索とその構造解析2015

    • Author(s)
      工藤 雄大、山下 瑶子、長 由扶子、此木 敬一、安元 健、山下 まり
    • Organizer
      第29回海洋生物活性談話会
    • Place of Presentation
      筑波大学下田臨海実験センター(静岡県下田市)
    • Year and Date
      2015-05-09 – 2015-05-10
  • [Remarks] 東北大学 天然物生命化学分野ホームページ

    • URL

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

  • [Remarks] 天然物ケミカルバイオロジー次々世代

    • URL

      http://chembiochem.jp/blog/2015/09/01/jiji9/

URL: 

Published: 2016-12-27  

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