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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Identification of tetrodotoxin in marine sediments and screening for its biosynthetic genes in marine soil bacteria

Research Project

Project/Area Number 19K22266
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

山下 まり  東北大学, 農学研究科, 教授 (50192430)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Keywordsテトロドトキシン / 生合成 / 麻痺性貝毒 / ホタテガイ
Outline of Annual Research Achievements

テトロドトキシン(TTX)は海洋ではフグ、カニ、タコなど、また陸上ではイモリ、カエルに存在する。起源生物は細菌としているが、どこで膨大なTTXが生産されるのか、なぜ、広範な生物が毒化するのかわかっていない。また、生合成遺伝子も未解明である。これまで、2017年と2018年に東日本の湾で、浮遊物以外海底から直接アクセスするものがない、海水中に吊して養殖されたホタテガイを1年間継続的に分析し、TTXは8月下旬から10月下旬にかけてピークを示した。また、ホタテガイの麻痺性貝毒の毒量のピークは、麻痺性貝毒生産渦鞭毛藻Alexandrium catenella (Group I)(旧A. tamarense)の細胞密度とパラレルな関係が示され、ホタテガイのTTX濃度とは、関係が示されないことも繰り返された。本年度も2019年度の同地点のホタテガイについて、同様に1年間定期的に採集して分析した。その結果、2017年度, 2018年度とほぼ同じ時期にTTXを微量に含有することを明らかにした。3年間、類似した現象が年周期で繰り返され、ホタテガイのTTXは、麻痺性貝毒とは別の要因により、蓄積される可能性があることを再度確認した。この結果は、児玉ら(Toxicon 1996)の結果と異なっている。また、A. catenella (Group I)やA. pacificum (Group IV)をそれぞれ培養し、TTXをLC/MS分析したが検出されなかった。これらのことから、当初海底土壌中から検出されたTTXは麻痺性貝毒生産渦鞭毛藻のシストに起因しないことが示唆された。また、海底付近の微小生物の採集を十数回行い、顕微鏡観察、TTXの分析、および一部のサンプルのDNA抽出、メタバーコード解析を行った。

  • Research Products

    (32 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] フランクフルト大学(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      フランクフルト大学
  • [Int'l Joint Research] ユタ州立大学(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      ユタ州立大学
  • [Journal Article] First Identification of 12β-Deoxygonyautoxin 5 (12α-Gonyautoxinol 5) in the Cyanobacterium Dolichospermum circinale (TA04) and 12β-Deoxysaxitoxin (12α-Saxitoxinol) in D. circinale (TA04) and the Dinoflagellate Alexandrium pacificum (Group IV) (120518KureAC)2022

    • Author(s)
      Michiru Akamatsu, Ryosuke Hirozumi, Yuko Cho, Yuta Kudo, Keiichi Konoki, Yasukatsu Oshima, Mari Yotsu-Yamashita*
    • Journal Title

      Marine Drugs

      Volume: 20 Pages: 166

    • DOI

      10.3390/md20030166

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Domoic acid biosynthesis in the red alga Chondria armata suggests a complex evolutionary history for toxin production2022

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

      Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.

      Volume: 119 Pages: e2117407119

    • DOI

      10.1073/pnas.2117407119

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A study on the genetic population structure and the tetrodotoxin content of rough-skinned newts, Taricha granulosa (Salamandridae), from their northern range of distribution2022

    • Author(s)
      Dietrich Mebs,* Julio V. Schneider, Oskar Schroder, Mari Yotsu-Yamashita, John R. Harley, Linda Mogk, Gunther Kohler
    • Journal Title

      Toxicon

      Volume: 206 Pages: 28-41

    • DOI

      10.1016/j.toxicon.2021.12.010

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

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

      Organic & Biomolecular Chemistry

      Volume: 19 Pages: 7894-7902

    • DOI

      10.1039/D1OB01378E

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Acquiring toxicity of a newt, Cynops orientalis2021

    • Author(s)
      Dietrich Mebs* and Mari Yotsu-Yamashita
    • Journal Title

      Toxicon

      Volume: 198 Pages: 32-35

    • DOI

      10.1016/j.toxicon.2021.04.025

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Identification of Tricyclic Guanidino Compounds from the Tetrodotoxin-Bearing Newt Taricha granulosa2021

    • Author(s)
      Yuta Kudo, Charles T. Hanifin, and Mari Yotsu-Yamashita*
    • Journal Title

      Org. Lett.

      Volume: 23 Pages: 3513-3517

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.1c00916

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Studies on Biosynthesis of Marine Toxins Based on The Chemical Structures2022

    • Author(s)
      Mari Totsu-Yamashita
    • Organizer
      日本化学会第102春季大会(2022)The Nakanishi Symposium on Natural Products & Bioorganic Chemistry
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] フグ毒テトロドトキシンの生合成経路の推定2022

    • Author(s)
      ○山下まり, 工藤雄大, 上山 望・Charles T. Hanifin, 沼野 聡, 長 由扶子, 此木敬一
    • Organizer
      令和4年度日本水産学会春季大会ミニシンポジウム フグ毒と麻痺性貝毒の産生と動態に 関する研究の現状と展望
    • Invited
  • [Presentation] テトロドトキシン含有イモリ由来の新規三環性骨格を持つ2種のグアニジノ化合物2022

    • Author(s)
      ○工藤 雄大, Charles T. Hanifin, 長 由扶子, 此木 敬一, 山下 まり
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会
  • [Presentation] サキシトキシンの推定生合成中間体の合成と有毒淡水産藍藻における同定2022

    • Author(s)
      ○袴田 真有, 東海林 千容, 長 由扶子, 安達 栞菜, 石塚 颯, 工藤 雄大, 此木 敬一, 大島 泰克, 長澤 和夫, 山下 まり
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会
  • [Presentation] 異種発現環化酵素を用いた新規カイニン酸類縁体の調製2022

    • Author(s)
      山田 基生, 前野 優香理, 小瀧 裕一, 寺田 竜太, 工藤 雄大, 長 由扶子, 此木 敬一, 山下 まり
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会
  • [Presentation] 渦鞭毛藻におけるサキシトキシン生合成酵素SxtG活性の解析と細胞内局在2022

    • Author(s)
      ○長 由扶子, 日出間 志寿, 大村 卓朗, 土屋 成輝, 小池一彦, 此木 敬一, 大島 泰克, 山下 まり
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会
  • [Presentation] 抗テトロドトキシンモノクローナル抗体の 主要テトロドトキシン類縁体に対する交差反応性評価2022

    • Author(s)
      ○八巻慶汰, 佐藤恭佳, 工藤雄大, 川津健太郎, 荒川修, 高谷智裕, 長由扶子, 此木敬一, 山下まり
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会
  • [Presentation] クロイソカイメンより単離したアラキドン酸と各種脂肪酸による電位依存性ナトリウムチャネルの阻害作用2022

    • Author(s)
      ○千葉 修, 島田 紀子, 工藤 雄大, 長 由扶子, 山下 まり, 此木 敬一
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会
  • [Presentation] 陸上テトロドトキシンの生合成解明を目指した有毒イモリ由来の新規化合物の探索2022

    • Author(s)
      ○工藤雄大, 山下まり
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会シンポジウム
  • [Presentation] STX骨格C11位への第三級水酸基導入法の開発および新規STX誘導体の合成2022

    • Author(s)
      濡木絢斗, 高柳優夏, 星 美波, 石塚 颯, 千葉 修, 広川貴次, 此木敬一, 山下まり, 長澤和夫
    • Organizer
      日本化学会第102春季大会(2022)
  • [Presentation] 12β-deoxysaxitoxinの藍藻Dolichospermum circinale (TA04) および渦鞭毛藻_Alexandrium pacificum (Group IV)からの同定2022

    • Author(s)
      ○山下まり, 赤松みちる, 長 由扶子, 此木敬一, 工藤雄大, 大島泰克
    • Organizer
      令和4年度日本水産学会春季大会
  • [Presentation] 渦鞭毛藻における麻痺性貝毒の生合成2022

    • Author(s)
      ○長 由扶子, 日出間 志寿, 大村 卓朗, 土屋 成輝, 小池 一彦, 小池 香苗, 及川 寛, 此木 敬一, 大島 泰克, 山下 まり
    • Organizer
      令和4年度日本水産学会春季大会ミニシンポジウム フグ毒と麻痺性貝毒の産生と動態に 関する研究の現状と展望
  • [Presentation] 渦鞭毛藻細胞における麻痺性貝毒成分の蛍光標識アプタマーによる可視化法の検討2022

    • Author(s)
      ○長 由扶子, 大村 卓朗, 小池一彦, 此木 敬一, 大島 泰克, 山下 まり
    • Organizer
      令和4年度日本水産学会春季大会
  • [Presentation] Marine and Freshwater Toxins, Detection, Structure, and Pharmacology, Possible mode of action of polycavernosides, and Nav blocking activities of highly purified tetrodotoxin analogues2021

    • Author(s)
      Mari Yotsu-Yamashita*, Yuka Doi, Kotaro Iwasaki, Satori Sasaki, Yuki Kawashima, Noriko Shimada, Osamu Chiba, Kyoka Sato, Yuta Kudo, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Makoto Sasaki
    • Organizer
      PACIFICHEM 2021, Symposium #32, Marine and Freshwater Toxins, Detection
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Prediction of biosynthetic pathway towards tetrodotoxin based on the structures of its natural analogues2021

    • Author(s)
      Mari Yotsu-Yamashita*, Yuta Kudo, Yuji Yaegashi, Satoshi Numano, Nozomi Ueyama, Charles Hanifin, Yuko Cho, Keiichi Konoki
    • Organizer
      PACIFICHEM 2021 Symposium #51 Biosynthesis of Natural Products
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Hemiaminal type saxitoxin analogues found in the scallop, Patinopecten yessoensis,2021

    • Author(s)
      Mari Yotsu-Yamashita*, Satoshi Numano, Yuta Kudo, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Yoshimasa Kaga, Kazuo Nagasawa
    • Organizer
      9th International Conference on Harmful Algae.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 新規三環性骨格を有するグアニジノ化合物の構造解析2021

    • Author(s)
      工藤雄大, Charles T. Hanifin, 山下まり
    • Organizer
      第32 回万有仙台シンポジウム
  • [Presentation] マイトトキシンの標的分子探索2021

    • Author(s)
      此木敬一, 角替俊輔, 八代田陽子, 松本健, Katherine Chan, Amy Hin, Yan Tong, Kamaldeep, Kaur Aulakh, Andrea Habsid, 山下まり, Jason Moffat, Charles Boone, 吉田稔, 村田道雄
    • Organizer
      化学コミュニケーションのフロンティア第8回公開シンポジウム
  • [Presentation] Maitotoxin による細胞膜の Blebbing の機構解明2021

    • Author(s)
      田端滉樹, 角替俊輔, 後藤萌香, 吉尾柊太郎, 長 由扶子, 村田道雄, 山下まり, 此木敬一
    • Organizer
      2021年度日本農芸化学会東北支部大会
  • [Presentation] テトロドトキシン含有サメハダイモリより得られた新規三環性骨格を有するグアニジノ化合物の構造解析2021

    • Author(s)
      工藤雄大, Charles T. Hanifin, 長 由扶子, 此木敬一, 山下まり
    • Organizer
      第63回 天然有機化合物討論会
  • [Presentation] 二次元NMR long range-HSQMBCを用いた構造解析の有用性の検証2021

    • Author(s)
      工藤雄大, 海原大輔, Charles T. Hanifin, 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
  • [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
      2021年度日本農芸化学会東北支部大会
  • [Presentation] C11位に第三級水酸基を有するSTX誘導体の合成と活性評価2021

    • Author(s)
      濡木絢斗, 高柳優夏, 石塚颯, 広川貴次, 千葉修, 此木敬一, 山下まり, 長澤和夫
    • Organizer
      第81回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
  • [Remarks] 東北大学大学院農学研究科天然物生命化学分野ホームページ

    • URL

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

URL: 

Published: 2022-12-28  

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