キノン二量化と非酵素的酸化還元不均化を鍵反応とするエラジタンニン新規生合成機構

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26460125
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 田中 隆 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(薬学系), 教授 (90171769)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 植物ポリフェノール / タンニン / エラジタンニン / 生合成 / 酸化還元

Outline of Annual Research Achievements

さまざまな健康維持効果が明らかにされている植物ポリフェノールのうち、エラジタンニン類については、植物中での生合成機構がほとんど分かっていない。特徴的な構造単位であるヘキサヒドロキシジフェノイル基（HHDP基）は2つのガロイル基が炭素炭素結合した単純な構造を持つアシル基であり、これまではガロイル基が直接カップリングしてHHDP基が形成されていると信じられてきた。ところが本研究で我々は、実際はそうではなく、ガロイル基が酸化されてキノンとなった後にカップリングして一旦デヒドロヘキサヒドロキシジフェノイル基（DHHDP基）となり、それが還元されてHHDP基が生成するという新しい生合成経路を提唱した。クマシデ、アカシデにおけるエラジタンニンの季節変化、ナンキンハゼ、ザクロ、スダジイ、ホルトノキにおける葉の成長に伴う成分変化など、植物を詳細に分析することで得られた証拠がそのことを裏付けていた。さらに、不安定なエラジタンニン前駆体の分離に成功して、それらの反応を詳細に検討することで、DHHDP基の還元が水溶液中で自発的に起こることを示し、そこでの立体選択性についても明らかにした。この反応機構は、我々が以前明らかにしている紅茶製造時における茶葉カテキンから紅茶ポリフェノール（テアシネンシン類）が生成するときと同じメカニズムと推定され、ポリフェノール酸化における普遍的反応機構である可能性が示唆された。DHHDP基が還元される際に生成していると思われる酸化生成物がまだ同定できていないことや、還元されるDHHDP基と還元されないDHHDP基がある理由、さらにこのメカニズムがすべての植物に適用できるのかどうななどの問題点があり、紅茶ポリフェノールでの反応機構と関連させながら、現在さらに研究を継続している。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初はクマシデとナンキンハゼでのエラジタンニン代謝とその成分の変化について研究を展開してその結果をもとに結論を出す計画であったが、ザクロ、ナンキンハゼ、シイなど、想定していたもの意外の植物でも我々の仮説を裏付ける結果が次々と得られており、当初の計画以上に研究は進展していると言える。エラジタンニン代謝が紅茶ポリフェノール生成機構と関連することが分かって、これらを車の両輪として研究を展開しているが、紅茶ポリフェノール生成機構についても新たな知見が得られている。

Strategy for Future Research Activity

我々の提唱する新しいエラジタンニン生合成仮説を裏付ける証拠が、当初のクマシデやナンキンハゼ以外からも次々と得られた。そのような研究対象の広がりと共に、明らかにしなくてはならない問題点がすべての植物で共通していることも分かってきた。今後は逆に、研究をしやすい植物を選択してターゲットの絞込むと同時に、新しい研究手法の開拓が必要となってきている。ここでは、紅茶ポリフェノール研究のノウハウが応用可能と考えている。

Research Products

• [Int'l Joint Research] 澳門科技大(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: 澳門科技大
• [Journal Article] Three New Oxidation Products Produced from Epigallocatechin-3-O-gallate and Epicatechin-3-O-gallate (2016)
  • Author(s): Li, Y., Matsuo, Y., Saito, Y., Tanaka, T.
  • Journal Title: Natural Product Communications Volume: 11 Pages: 189-192
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Stereochemistry of the Black Tea Pigments, Theacitrins A and C. (2016)
  • Author(s): Matsuo, Y., Okuda, K., Morikawa, H., Oowatashi, R., Saito, Y., Tanaka, T.
  • Journal Title: Journal of Natural Products Volume: 79 Pages: 189-195
  • DOI: DOI: 10.1021/acs.jnatprod.5b00832
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Diastereomeric Ellagitannin Isomers from Penthorum chinense. (2015)
  • Author(s): Era, M., Matsuo, Y., Shii, T., Saito, Y., Tanaka, T., Jiang, Z.-H.
  • Journal Title: Journal of Natural Products Volume: 78 Pages: 2104-2109
  • DOI: DOI: 10.1021/acs.jnatprod.5b00439
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Oxidation mechanism of black tea pigment theaflavin by peroxidase (2015)
  • Author(s): Kusano, R., Matsuo, Y., Saito, Y., Tanaka, T.
  • Journal Title: Tetrahedron Letters Volume: 56 Pages: 5099-5102
  • DOI: doi:10.1016/j.tetlet.2015.07.037
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Selective oxidation of pyrogallol-type catechins with unripe fruit homogenate of Citrus unshiu and structural revision of oolongtheanin (2015)
  • Author(s): Matsuo, Y., Tadakuma, F., Shii, T., Saito, Y., Tanaka
  • Journal Title: Tetrahedron Volume: 71 Pages: 2540-2548
  • DOI: doi:10.1016/j.tet.2015.03.016
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Reinvestigation of the Stereochemistry of the C-Glycosidic Ellagitannins, Vescalagin and Castalagin (2015)
  • Author(s): Matsuo, Y., Wakamatsu, H., Omar, M., Tanaka, T.
  • Journal Title: Organic Letters Volume: 17 Pages: 46-49
  • DOI: dx.doi.org/10.1021/ol503212v | Org. Lett. 2015, 17, 46-49
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Epigallocatechin-3-O-gallate の酸化反応初期に生成する不安定二量体の構造 (2016)
  • Author(s): 奥田 慶太, 松尾 洋介, 齋藤 義紀, 田中 隆
  • Organizer: 日本薬学会第１３６年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-03-26 – 2016-03-29
• [Presentation] エラジタンニン生合成における還元的代謝について (2016)
  • Author(s): 江良 真名美, 松尾 洋介, 齋藤 義紀, 田中 隆
  • Organizer: 日本薬学会第１３６年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市
  • Year and Date: 2016-03-26 – 2016-03-29
• [Presentation] スダジイ葉におけるエラジタンニンの季節変化 (2016)
  • Author(s): 若松 初実, 松尾 洋介, 齋藤 義紀, 田中 隆
  • Organizer: 日本薬学会第１３６年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市
  • Year and Date: 2016-03-26 – 2016-03-29
• [Presentation] エピガロカテキンの酵素酸化によって生成する新規二量体の構造 (2016)
  • Author(s): 吉田 綾音, 杉原 啓介, 林 利美, 三根 千枝, 松尾 洋介, 齋藤 義紀, 田中 隆
  • Organizer: 日本薬学会第１３６年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市
  • Year and Date: 2016-03-26 – 2016-03-29
• [Presentation] 紅茶黄色色素theacitrin Aの立体構造 (2015)
  • Author(s): 奥田慶太、森川仁美、松尾洋介、齋藤義紀、田中 隆
  • Organizer: 第32回日本薬学会九州支部大会
  • Place of Presentation: 九州保健福祉大学（宮崎県・延岡市）
  • Year and Date: 2015-11-28 – 2015-11-29
• [Presentation] Oxidation, reduction, and polymerization of tea polyphenols and ellagitannins (2015)
  • Author(s): Takashi Tanaka, Takaaki Tsujita, Manami Era, Daisuke Kojima, Takuya Shii, Yoshinori Saito, Yosuke Matsuo
  • Organizer: International Conference on Conservation of Biodiversity and Sustainable Use of Tropical and Subtropical Plants
  • Place of Presentation: Guilin, China
  • Year and Date: 2015-11-02 – 2015-11-04
  • Invited
• [Presentation] 紅茶ポリフェノール生成時におけるカテキンA 環の反応 (2015)
  • Author(s): 寺本世生，松尾洋介，四位拓也，齊藤義紀，田中 隆
  • Organizer: 第６回食品薬学シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県・岡山市）
  • Year and Date: 2015-10-30 – 2015-10-31
• [Presentation] 紅茶ポリフェノール成分テアシネンシン類の立体体配座解析と生成機構 (2015)
  • Author(s): 杉原啓介，山崎雅亮，松尾洋介、齋藤義紀，田中隆
  • Organizer: 日本生薬学会第62回年会
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場（岐阜県・岐阜市）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-12
• [Presentation] 紅茶色素テアフラビン類の酸化機構 (2015)
  • Author(s): 松尾 洋介、大渡 遼介、草野 リエ、齋藤 義紀、田中 隆
  • Organizer: 第57回天然有機化合物討論会
  • Place of Presentation: 神奈川県民ホール（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [Presentation] Ellagitannin Metabolism in the Leaves of Quercus glauca and Addition of Catechin to a Vescalagin Oxidation Product (2015)
  • Author(s): H. Wakamatsu, Y. Matsuo, Y. Saito, T. Tanaka
  • Organizer: The Inaugural Symposium of the Phytochemical Society of Asia 2015,
  • Place of Presentation: 徳島文理大学（徳島県・徳島市）
  • Year and Date: 2015-08-30 – 2015-09-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Diastereomeric Isomers of Ellagitannins and Its Oxidative Metabolites from Penthorum chinense (2015)
  • Author(s): M. Era, Y. Matsuo, Y. Saito, Z-H. Jiang, T. Tanaka
  • Organizer: The Inaugural Symposium of the Phytochemical Society of Asia 2015
  • Place of Presentation: 徳島文理大学（徳島県・徳島市）
  • Year and Date: 2015-08-30 – 2015-09-02
  • Int'l Joint Research