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2021 Fiscal Year Annual Research Report

珪藻が生産する記憶喪失性貝毒ドウモイ酸の生合成経路の解明及び生合成遺伝子の同定

Research Project

Project/Area Number 19J20430
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

前野 優香理  東北大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2022-03-31
Keywords構造活性相関 / 生合成
Outline of Annual Research Achievements

一部の珪藻類や紅藻類が生産するドウモイ酸(DA)は、哺乳動物の脳に発現するイオンチャネル型グルタミン酸受容体(iGluR)の強力なアゴニスト活性を有し、記憶喪失などの症状を引き起こす。近年、温暖化によりDA生産珪藻が大量繁殖し、DAの生合成は生態系へのリスクの点から注目されている。また、その特異な生理活性から、神経生理学の分野では研究用試薬として多用されている。本年度ははじめに、前年度に合成を達成した数種のDA類縁体の生物活性評価と、iGluRとのドッキングシミュレーションを行い、構造活性相関について調べた。生物活性評価にはマウスへの脳室内投与試験を採用し、行った。その結果、合成した類縁体のうち7’位にカルボニル基を有する類縁体を投与したマウスにおいて、激しい痙攣やスクラッチングなどの症状がみられた。次に、類縁体とiGluRとの結合様式について調べるため、iGluRのカイニン酸型受容体Gluk1とのドッキングシミュレーションを行った。結合モデルを確認すると、7’位のカルボニル酸素が受容体の489番目のチロシンのアミド窒素と水素結合を形成していた。このことから、7’位のカルボニル基が活性発現に重要であるという、生物活性試験の結果が理論的にも支持された。
今年度はさらに、代表的なDA生産珪藻であるNitzschia navis-varingicaからDAの生合成遺伝子の同定を試みた。委託によりN. navis-varingicaの全ゲノム解析、ORFの予測を行い、すでに報告されているカイノイド生合成酵素とのBLASTP相同性検索を行った。しかし、N. navis-varingicaのDA生合成遺伝子と推定される遺伝子は検出されなかった。相同性を指標とした探索は困難であることが予想されたため、今後はDA生産時期のN. navis-varingicaのRNAseqを行う必要がある。

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

    (4 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (1 results)

  • [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学サンディエゴ校スクリプス海洋研究所(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      カリフォルニア大学サンディエゴ校スクリプス海洋研究所
  • [Journal Article] Domoic acid biosynthesis in the red alga <i>Chondria armata</i> suggests a complex evolutionary history for toxin production2022

    • Author(s)
      Steele Taylor S.、Brunson John K.、Maeno Yukari、Terada Ryuta、Allen Andrew E.、Yotsu-Yamashita Mari、Chekan Jonathan R.、Moore Bradley S.
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 119 Pages: e2117407119

    • DOI

      10.1073/pnas.2117407119

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Preparation of domoic acid analogues using a bioconversion system, and their toxicity in mice2021

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

      Organic & Biomolecular Chemistry

      Volume: 19 Pages: 7894~7902

    • DOI

      10.1039/d1ob01378e

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 生合成酵素を用いたドウモイ酸類縁体の調製と構造活性相関2021

    • Author(s)
      前野優香理 , 小瀧裕一 , 寺田竜太 , 日高將文 , 長由扶子 , 此木敬一 , 山下まり
    • Organizer
      第156回農芸化学会東北支部大会

URL: 

Published: 2022-12-28  

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