2023 Fiscal Year Annual Research Report
テトロドトキシンとサキシトキシンの生物間動態、生合成、代謝機構の解明
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23H02146
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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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) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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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 |
テトロドトキシン(TTX)について：TTXの生合成に関する情報を得るため、TTX類縁体や関連化合物の化学構造を比較することを目的に、各種TTX含有生物より高分解能LCMSを用いて、新規TTX関連化合物を探索した。その結果、フグ中より２種のTTX新規類縁体を見出したので、各種分離用のカラムやレジンを用いて、それらの化合物を単離できた。また、川津らが報告した抗TTXモノクローナル抗体は、TTXの生物間動態の解明に有効な抗体であると考えられる。そのため、ELISAによって、単離した5,6,11-trideoxyTTX, 11-norTTX-6(S)-ol, 11-oxoTTXに対する交差反応性を明らかにし、特異性を評価した。その結果、反応性はTTXを100%とした場合、5,6,11-trideoxyTTX (<2.2%), 11-norTTX-6(S)-ol (<0.3%), 11-oxoTTX (<1.5%)であり、TTXに対する特異性が高いことを確認した。サキシトキシン(STX)について：STXの生合成経路において、酸化の順番に注目し、三環形成後に酸化する経路を推定した。その証明のため、酸化前の三環化合物および関連化合物の12, 12-dideoxy-decarbamoyloxySTX (dd-doSTX), 12beta-deoxy-doSTX, doSTXの三種を、研究協力者の東京農工大学長澤和夫教授の協力により化学合成した。これらの化合物を標品として、有毒藍藻や数種の有毒渦鞭毛藻類に存在するのかどうか探索し、高分解能LC-MS/MSにより、保持時間やMS/MSのパターンが一致するピークをそれぞれ見出し、これらの化合物が存在することを証明した。そのため、これらの化合物が生合成中間体であると考察した。
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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
テトロドトキシンでは2種の新規類縁体を発見し、単離することができた。また、川津らの抗体モノクローナル抗体に対する3種の類縁体の反応性が低いことを示し、本抗体がTTXに対する特異性が高いことを証明できた。また、サキシトキシンの生合成研究では、酸化反応の順番に注目して、酸化前の三環関連化合物（デカルバモイロキシSTX類）を３化合物、化学合成し、麻痺性貝毒生産微細藻類中より同定できたため、順調に進展したと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
[1] フグより単離した新規TTX類縁体については、さらに化学構造や平衡反応を確認し、その構造や平衡反応に基づき、これまで推定してきたTTX生合成経路における、これらの化合物の位置付けを考察する。
[2]二枚貝におけるTTXの起源や蓄積について考察するため、微量に存在する二枚貝中のTTX類縁体を探索し、同定する。
[3] 麻痺性貝毒類やSTXの生合成については、酸化前の三環化合物（デカルバモイロキシSTX類）を合成し、麻痺性貝毒生産生物から同定できているので、これらのデカルバモイロキシSTX類が、藍藻より報告されたSTX生合成酵素によって酸化されるのかどうかを確認する。そのため、酵素の異種発現、基質のさらなる調製、および酵素反応を行う。
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[Journal Article] Synthesis and Identification of decarbamoylosySaxitoxins in Toxic Microalgae and their Reaction with the Oxygenase, SxtT, Reveal Saxitoxin Biosynthesis2024
Author(s)
M. Hakamada‡, C. Tokairin‡, H. Ishizuka‡, K. Adachi, T. Osawa, S. Aonuma, R. Hirozumi, S. Tsuchiya, Y. Cho, Y. Kudo, K. Konoki, Y. Oshima, K. Nagasawa* & M. Yotsu-Yamashita*
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Journal Title
Chem. Eur. J.
Volume: 30
Pages: e202304238
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] The quite low cross-reactivity of Kawatsu’s anti-tetrodotoxin monoclonal antibody to 5,6,11-trideoxytetrodotoxin, 11-nortetrodotoxin-6(S)-ol, and 11-oxotetrodotoxin, the major tetrodotoxin analogues in pufferfish2023
Author(s)
Keita Yamaki, Kyoka Sato, Yuta Kudo, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Tomohiro Takatani, Osamu Arakawa, Kentaro Kawatsu*, and Mari Yotsu-Yamashita*
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Journal Title
Toxicon
Volume: 226
Pages: 107081
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Synthesis and identification of decarbamoyloxysaxitoxins in the toxic microalgae for elucidation of saxitoxin biosynthesis.2023
Author(s)
〇Mari Yotsu-Yamashita, Mayu Hakamada, Chihiro Tokairin, Hayate Ishizuka, Kanna Adachi, Toma Osawa, Ryosuke Hirozumi, Yuko Cho, Yuta Kudo, Keiichi Konoki, Yasukatsu Oshima, Kazuo Nagasawa.
Organizer
International Symposium in Okinawa, 2023, on Ciguatera and Related Marine Biotoxins.
Int'l Joint Research
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[Presentation] Synthesis and identification of decarbamoyloxysaxitoxins in the toxic microalgae for elucidation of saxitoxin biosynthesis.2023
Author(s)
〇Mayu Hakamada, Chihiro Tokairin, Hayate Ishizuka, Kanna Adachi, Toma Osawa, Ryosuke Hirozumi, Yuko Cho, Yuta Kudo, Keiichi Konoki, Yasukatsu Oshima, Kazuo Nagasawa, Mari Yotsu-Yamashita.
Organizer
Tohoku University GP-Chem Chemistry Summer School 2023
Int'l Joint Research
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[Presentation] Evaluation of inhibitory activities of synthetic saxitoxin derivatives to voltage-gated sodium channels.2023
Author(s)
〇Takumi Kobayashi, Shutaro Yoshio, Osamu Chiba, Ayato Nureki, Yuka Takayanagi, Hayate Ishizuka, Yuta Kudo, Yuko Cho, Mari Yotsu-Yamashita, Kazuo Nagasawa, Keiichi Konoki,
Organizer
Tohoku University GP-Chem Chemistry Summer School 2023
Int'l Joint Research
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[Presentation] 12, 13-デオキシデカルバモイルサキシトキシン類の合成と有毒生物中からの同定および生合成経路の推定.2023
Author(s)
○袴田真有, 東海林千容, 石塚颯, 安達栞菜, 大澤瞳生, 廣住燎亮, 長 由扶子, 工藤雄大, 此木敬一, 大島泰克, 長澤和夫, 山下まり.
Organizer
第34回万有仙台シンポジウム
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[Presentation] サキシトキシンの推定生合成中間体の合成と有毒藍藻および渦鞭毛藻における同定.2023
Author(s)
○袴田 真有, 石塚 颯, 安達 栞菜, 大澤 瞳生, 東海林 千容, 長 由扶子, 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2023年度広島大会
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[Presentation] サキシトキシンC11位第三級アルコール型誘導体の合成と電位依存性Naチャネル阻害活性評価.2023
Author(s)
○前野 華子, 濡木 絢斗, 高柳優夏, 石塚 颯, 千葉 修, 吉尾 柊太郎, 小林 巧, 広川 貴次, 此木 敬一, 山下 まり, 長澤 和夫.
Organizer
日本化学会第103春季年会
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