Investigation of the biosynthesis of terrestrial tetrodotoxin via new compound screening and metagenomic analysis

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K14833
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Kudo Yuta 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (60824662)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: テトロドトキシン / イモリ / 構造解析 / 生合成 / メタゲノム / 質量分析 / 放線菌

Outline of Final Research Achievements

Mass-spectrometry (MS) analysis has revealed new putative tetrodotoxin (TTX) analogs in newts. Compound analysis of various newt species confirms the wide distribution of putative intermediates/shunts of TTX biosynthesis in toxic newts, and it supports the proposed biosynthetic pathway. The environmental DNA data of toxic newt habitats were obtained using metagenomic analyses.
MS-based screening method for phosphotriester compounds was established. With this method, new analogs of the antimalarial compound salinipostin were discovered from actinomycete. They exhibited potent lipase inhibitory activity. We also identified a new natural γ-butyrolactone compound, a major type of actinomycete signaling molecule.

Free Research Field

天然物化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

有毒イモリの詳細な成分分析によって、代表的な自然毒かつ食中毒原因物質であるテトロドトキシンの生合成に関する知見を深めることができた。有毒イモリ生息地における環境微生物の塩基配列（メタゲノム）情報を様々な手法で取得できた。
重要な創薬基盤である放線菌を対象した、質量分析器による化合物探索法を構築した。希少天然物リン酸トリエステル化合物を複数得て、その活性について知見を得た。放線菌シグナル分子として知られるγ-ブチロラクトン化合物を新たに天然物として同定できた。今後の放線菌の二次代謝研究、特にリン酸トリエステル化合物とシグナル分子の研究について有効な手法を提案できた。