Derivation of anti-inflammatory and antithrombotic seeds based on the development of enzyme cascade synthesis method for oxylipins

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21KK0270
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 安部 真人 愛媛大学, 農学研究科, 准教授 (30543425)
• Project Period (FY): 2022 – 2024
• Keywords: オキシリピン / プロスタグランジン / SPM Precursor / 酵素反応 / カスケード / 化学合成

Outline of Annual Research Achievements

オキシリピン類は、天然の高度不飽和脂肪酸であるアラキドン酸やドコサヘキサエン酸などが体内で酸化的に代謝されて得られるプロスタグランジン類やSPM Precursor（抗炎症性脂質代謝物前駆体）などの生理機能性脂質の総称である。これらは非常に多岐にわたる化学構造を有しており、化学的な全合成もそれぞれ高難度または未報告である。本研究では、各種の生合成においては極めて短工程でオキシリピン類が生成していることに着目し、複数の酵素を用いたカスケード反応によってアラキドン酸やドコサヘキサエン酸などから効率的にオキシリピン類を合成する手法を確立することを目的とした。このため、脂質の化学合成を得意とする代表者と酵素の多段階合成を得意とする海外受け入れ研究者のHailes教授の国際共同研究を実施する。研究初年度である2023年度は当初は3か月の渡航期間を設定したが、研究全体の立ち上げ期における連携を重視し7月-12月の合計5か月間へと変更した。これまでに研究計画の化学合成上の課題である一段階目の過酸化反応を確立することに成功した。また、並行して今後の各種反応に用いるための合成基質も準備が整った。これらの成果はSPM PrecursorであるLipoxinの新たな合成手法になりえる。今後はSPM Precursor類の効率的な合成手法を確立することと併せて、プロスタグランジン類についても合成方法の確立を目指す。SPM Precursorは各種のLOXによって検討することが可能であるが、プロスタグランジン類の検討にはCOX類の調達が必要であり、研究計画に従って愛媛大学の無細胞系培養システムを活用したタンパク質の精製を実施する。既にCOX-3については予備実験を終えており、これらの成果を活かして次年度以降の研究を遂行する。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

国際共同研究として開始直後からの連携を重視し、渡航日程を3か月から5か月に拡大して実施した。これにより、酵素反応の検討が効率的に遂行でき、技術上の課題であった不飽和脂肪酸の過酸化反応を実現することに繋がった。この方法であればSPM Precursorを残り1段階で合成することが可能であり、本研究計画にとって大きな前進が得られている。

Strategy for Future Research Activity

今後はSPM Precursor類の効率的な合成手法を確立することと併せて、プロスタグランジン類についても合成方法の確立を目指す。SPM Precursorは各種のLOXによって検討することが可能であるが、プロスタグランジン類の検討にはCOX類の調達が必要であり、研究計画に従って愛媛大学の無細胞系培養システムを活用したタンパク質の精製を実施する。既にCOX-3については予備実験を終えており、これらの成果を活かして次年度以降の研究を遂行する。

Research Products

• [Journal Article] Crucial importance of length of fatty-acyl chains bound to the sn-2 position of phosphatidylglycerol for growth and photosynthesis of Synechocystis sp. PCC 6803 (2022)
  • Author(s): Endo, K., Abe, M., Kawanishi, N., Jimbo, H., Kobayashi, K., Suzuki, T., Nagata, N., Miyoshi, H., Wada, H.
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta（BBA） -Molecular and Cell Biology of Lipids Volume: 1867 Pages: 159158-159168
  • DOI: 10.1016/j.bbalip.2022.159158
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 立体選択的合成による黒穂菌（Ustilago esculenta）由来新規脂質の全合成 (2022)
  • Author(s): 小澤明穂、河岸洋和、安部真人
  • Organizer: 日本農芸化学会2023年度大会
• [Presentation] 陰性リン脂質の網羅的合成 (2022)
  • Author(s): 廣角道信、安部真人
  • Organizer: 日本農芸化学会2023年度大会
• [Presentation] ミックスドアセタール構造の構築による新奇グリオキシル脂質の合成 (2022)
  • Author(s): 本山実、石橋洋平、伊東信、安部真人
  • Organizer: 日本農芸化学会2023年度大会
• [Presentation] ホスファチジルセリン類の合成に基づく脂質輸送の構造活性相関研究 (2022)
  • Author(s): 藤原朋哉、三澤嘉久、馬場直道、阿部一啓、安部真人
  • Organizer: 日本農芸化学会2023年度大会
• [Presentation] 過酸化陰性リゾリン脂質の立体選択的全合成 (2022)
  • Author(s): 廣角道信、安部真人
  • Organizer: 日本農薬学会第48回大会