2021 Fiscal Year Annual Research Report
化学的手法によるテトロドトキシンとサキシトキシンの生合成機構の解明
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20H02921
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山下 まり 東北大学, 農学研究科, 教授 (50192430)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | テトロドトキシン / サキシトキシン / 生合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[1]テトロドトキシン(TTX)の新規類縁体の探索と生合成経路の推定：フグより発見した超微量のTTX類縁体２種を構造解析に十分な量を確保するため繰り返し精製した。2DNMR測定して構造解析し、１種はTTXと一致する骨格構造をもつことがわかった。また、化学平衡物と推定される2種類の化合物の混合物であることがわかった。もう1種の新規TTX関連化合物は、2018年に別のフグから単離し、TTXの生合成前駆体と推定したスピロ二環性のグアニジノ化合物と同じ骨格構造であることが示唆された。さらに立体化学などを確認している。
[2]サキシトキシン(STX)の新規類縁体と生合成経路の推定：有毒藍藻Dolichospermum circinale (TA04)と有毒渦鞭毛藻Alexandrium pacificum (Group IV, 120518KureAC)の細胞抽出液粗精製物をHR-LCMSに供してSTX類縁体を分析した。その結果、2種のdeoxy類縁体と考えられる未同定のピークを検出した。そこで、藍藻から精製したC1/C2より12α/β-deoxyGTX5 (2, 3)および12β-deoxySTX(4)を合成した。これらを標品としてHR-LCMSMSで、上記の未同定deoxy類縁体の保持時間およびMSMS開裂パターンを比較した。その結果、D. circinale (TA04)から3と4を、A. pacificum (Group IV, 120518KureAC)から4を、天然物として初めて同定した。12α-deoxySTXは、酸化酵素SxtTによりSTXへ変換されると報告されているが、有毒生物からは12β-deoxy体のみが検出され12α-deoxy体は検出されない。そのため別の生合成経路の存在が示唆された。(Marine Drugsに論文発表済み)
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、フグから見つけた超微量の２種のTTX新規類縁体の精製を繰り返して、NMRで骨格構造を推定でき、１種は２つ交換可能な平衡化合物である可能性を示した。また、もう1種の化合物もこれまでTTX生合成前駆体であることが示唆された化合物と同じ骨格構造をもつことが推定できた。STXの生合成研究においては、有毒藍藻および有毒渦鞭毛藻に存在する新規のSTX類縁体の構造を、化学誘導やHR-LCMSで天然物として初めて同定することができ、提唱されたSTX生合成経路の他に別の経路があることを推測し、論文発表した。以上のことから、おおむね順調に進捗したと考えている
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| Strategy for Future Research Activity |
1. フグから発見した２種のTTX新規類縁体の構造を立体化学を含めて決定し、これまで報告してきた海洋における推定TTX生合成経路を検証する。
2. STX生合成については、12位や13位が酸化される前の化合物を有毒生物から探索および化学合成し、推定STX生合成経路をさらに検証する。
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[Presentation] 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 and Makoto Sasaki
Organizer
PACIFICHEM 2021, Symposium #32, Marine and Freshwater Toxins, Detection, Structure, and Pharmacology
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Localization of the saxitoxin biosynthetic enzyme, SxtA, in the Alexandrium chloroplasts, and its mutations in mRNA 3’UTR might lead toxicity reduction in a non-toxic mutant2021
Author(s)
○Yuko Cho, Shizu Hidema, Takuo Omura, Kazuhiko Koike, Kanae Koike, Hiroshi Oikawa, Keiichi Konoki, Yasukatsu Oshima, and Mari Yotsu-Yamashita
Organizer
19th International Conference on Harmful Algae.
Int'l Joint Research
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