Micromechanisms of saxitoxin biosynthetic intermediate transport and biosynthesis in dinoflagellates

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06232
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 40040:Aquatic life science-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Cho Yuko 東北大学, 農学研究科, 助教 (60323086)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 日出間 志寿 福島県立医科大学, 医学部, 助教 (30241558) ; 小池 一彦 広島大学, 統合生命科学研究科(生), 教授 (30265722)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 生理活性物質 / 生合成 / サキシトキシン / 輸送 / 渦鞭毛藻 / 細胞内局在

Outline of Final Research Achievements

1. Metabolomics of the inhibitor-supplemented system: Toxic dinoflagellates were　cultured in medium supplemented with stable isotope-labeled sodium nitrate and metabolic inhibitors, and metabolomics analysis suggested 　transport of a precursor and/or biosynthetic intermediat(es) of STX analogues (STXs).
2. Localization of biosynthetic enzymes and STX analogues: The different　localization of STXs from that of the biosynthetic enzyme SxtA strongly supported that STXs and/or biosynthetic intermediates are transported in the process of biosynthesis or accumulation.
3.Mechanism of loss of toxicity: Based on a comparative study of toxic and non-toxic sub-clones of dinoflagellates, we proposed the theory that the mechanism of loss of toxicity in the non-toxic sub-clone is due to destabilization of sxtA-mRNA by mutation of its 3' untranslated region.

Free Research Field

天然物化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

温暖化などの環境変動に応じた海域の毒性変動予測には渦鞭毛藻細胞内でのSTX生合成制御に関する理解が必須である。本研究ではSTX生合成の鍵となる初発の反応を触媒する酵素SxtAの発現制御機構は遺伝子のmRNA３′非翻訳領域（UTR）が関与する転写後調節である可能性を見出した。さらにSTX生合成のデノボ経路と再利用経路あるいは蓄積の過程で物質の輸送が関与していることを示す結果が得られた。本研究の成果は毒化海域予測法の基盤となり、水産業被害低減による食料の安定供給ひいては世界的な食料問題解決に寄与することができる。