新規糖尿病治療薬の開発を目指した放線菌代謝産物の生合成研究

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26460140
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 伊藤 卓也 富山大学, 和漢医薬学総合研究所, 准教授 (90517484)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 生合成 / 放線菌 / アミノサイクリトール / 糖尿病

Outline of Annual Research Achievements

α-グルコシダーゼ阻害活性を示すトレスタチンおよびアミロスタチンは、それぞれ土壌放線菌Streptomyces dimorphogenesisおよびS. conglobatusから産生されるC7Nアミノサイクリトール化合物である。この類縁化合物であるアカルボースは、α-グルコシダーゼ阻害活性を示し、現在、2型糖尿病治療薬として上市されている。このことから、トレスタチンおよびアミロスタチンの構造を化学的に変換できれば、新たな糖尿病薬ができると期待されている。
トレスタチンおよびアミロスタチン生産菌の染色体DNAから遺伝子ライブラリーを構築した。また、ゲノムシーケンサーを用いてドラフト配列を取得し、両化合物の生合成に関わる遺伝子クラスターを特定した。さらに、この配列を元に作製してPCRスクリーニングを行うことにより、遺伝子ライブラリから目的のクローンを獲得することに成功した。
これら生合成遺伝子を解析したところ、アミノサイクリトール部分（C7N部分）を生合成する2-epi-5-epi-valiolone合成酵素や糖部分を繋ぐグルコシルトランスフェラーゼなどが含まれていることを明らかにした。
現在、これら酵素群が生合成に関わることを目的に、遺伝子破壊株の作製を試みている。また、これら破壊株や改変株を利用することにより新たなアミノサイクリトール類縁体の創生に挑戦している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成27年度に示した計画の進捗状況は概ね順調であると考えている。
１）トレスタチンおよびアミロスタチン生産菌をゲノムシーケンサーで解析し、ドラフト配列を得た。この遺伝子配列を基にホモロジー検索を行ったところ、これら化合物の生合成酵素遺伝子群を特定することができた。
２）遺伝子破壊株を作製する目的で、ノックアウトベクターの作製を完了し、コンジュゲーションによる破壊株の調製を試みているところである。

Strategy for Future Research Activity

トレスタチンおよびアミロスタチンの生合成酵素遺伝子の破壊株を調製し、取得した破壊株から新たな類縁化合物の生産を試みる予定である。さらに、生合成遺伝子クラスターに存在する酵素について、タンパク質発現を行い、酵素反応や結晶構造など機能の特定を検討している。

Causes of Carryover

平成27年1月1日で徳島文理大学薬学部から富山大学和漢医薬学総合研究所に異動し、当初購入予定の物品が既に本施設に存在したため、使用額に差が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成27年度は、異動によるセットアップもほぼ完了し、繰り越した額を含めて計画通りに助成金を使用する。

Research Products

• [Journal Article] New acylphloroglucinol derivatives from the leaves of Baeckea frutescens. (2016)
  • Author(s): Nisa, K., Ito, T., Subehan, Matsui, T., Kodama, T., Morita, H.
  • Journal Title: Phytochemistry Letters Volume: 15 Pages: 42-45
  • DOI: 10.1016/j.phytol.2015.11.011
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Picrajavanicins H－M, new quassinoids from Picrasma javanica collected in Myanmar and their antiproliferative activities. (2016)
  • Author(s): Win, N. N., Ito, T., Ismail, Kodama, T., Win, Y. Y., Tanaka, M., Okamoto, Y., Imagawa, H., Ngwe, H., Asakawa, Y., Abe, I., Morita, H.
  • Journal Title: Tetrahedron Volume: 72 Pages: 746-752
  • DOI: 10.1016/j.tet.2015.12.030
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Terpenoids, Flavonoids and Acetogenins from some Malagasy plants. (2016)
  • Author(s): Nagashima, F., Tabuchi, Y., Ito, T., Harinantenaina, L., Asakawa, Y.
  • Journal Title: Natural Product Communication Volume: 11 Pages: 153-157
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] New cytotoxic acylphloroglucinols, baeckenone D－F, from the leaves of Indonesian Baeckea frutescens. (2016)
  • Author(s): Nisa, K., Ito, T., Kodama, T., Tanaka, M., Okamoto, Y., Asakawa, Y., Imagawa, H., Morita, H.
  • Journal Title: Fitoterapia Volume: 109 Pages: 236-240
  • DOI: 10.1016/j.fitote.2016.01.013
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A new cycloartane-type triterpene and a new eicosanoic acid ester from fruits of Paullinia pinnata L. (2016)
  • Author(s): Awouafack, M. D., Ito, T., Tane, P., Kodama, T., Tanaka, M., Asakawa, Y., Morita, H.
  • Journal Title: Phytochemistry Letters Volume: 15 Pages: 220-224
  • DOI: 10.1016/j.phytol.2016.02.002
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Kaempulchraols A-H, Diterpenoids from the Rhizomes of Kaempferia pulchra Collected in Myanmar. (2015)
  • Author(s): Win, N. N., Ito, T., Aimaiti, S., Imagawa, H., Ngwe, H., Abe, I., Morita, H.
  • Journal Title: Journal of Natural Products Volume: 78 Pages: 1113-1118
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.5b00108
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Kaempulchraols I-O: New isopimarane diterpenoids from Kaempferia pulchra rhizomes collected in Myanmar and their antiproliferative activity. (2015)
  • Author(s): Win, N. N., Ito, T., Aimaiti, S., Kodama, T., Imagawa, H., Ngwe, H., Asakawa, Y., Abe, I., Morita, H.
  • Journal Title: Tetrahedron Volume: 71 Pages: 4707-4703
  • DOI: 10.1016/j.tet.2015.05.075
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A new polyoxygenated cyclohexene and a new megastigmane glycoside from Uvaria grandiflora. Bioorg. (2015)
  • Author(s): Duc, H. V., Kodama, T., Hien, L. T. B. P., Kiem, V., Thao, D. T., Tai, B. H., Anh, L. T., Win, N. N., Imagawa, H., Ito, T., Morita, H., Hoai, T. N.
  • Journal Title: Bioorganic Medicinal Chemistry Letters Volume: 25 Pages: 3245-3250
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2015.05.066.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Kaempulchraols P－T, Diterpenoids from Kaempferia pulchra Rhizomes Collected in Myanmar. (2015)
  • Author(s): Win, N. N., Ito, T., Aimaiti, S., Kodama, T., Tanaka, M., Ngwe, H., Asakawa, Y., Abe, I., Morita, H.
  • Journal Title: Journal of Natural Products Volume: 78 Pages: 2306-2309
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.5b00523
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Picrajavanicins A－G: Quassinoids from Picrasma javanica Collected in Myanmar. (2015)
  • Author(s): Win, N. N., Ito, T., Ismail, Kodama, T., Win, Y. Y., Tanaka, M., Ngwe, H., Asakawa, Y., Abe, I., Morita, H.
  • Journal Title: Journal of Natural Products Volume: 78 Pages: 3024-3030
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.5b00824
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Three new phloroglucinols from Indonesian Baeckea frutescens (2016)
  • Author(s): Khoirun N，伊藤卓也，松井崇，児玉猛，森田洋行
  • Organizer: 日本薬学会第136年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-29
• [Presentation] Seven New Quassinoids, Picrajavanicins A-G from Picrasma javanica of Myanmar and Their Antiproliferative Activity． (2016)
  • Author(s): Win N.N., Ito T., Win Y.Y., Ngwe H., Morita H.
  • Organizer: 日本薬学会第136年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-27
• [Presentation] Biologically active compounds from microorganisms: Isolation and biosynthesis. (2016)
  • Author(s): Ito, T.
  • Organizer: Seminner between International Cooperative Center for researches of Medicinal Resources at Peking Univeristy & Institute of Natural Medicine, Univeristy of Toyama
  • Place of Presentation: Peking, China
  • Year and Date: 2016-03-10 – 2016-03-10
  • Invited
• [Presentation] Precursor-directed biosynthesis of unnatural novel alkaloids by using a plant type III polyketide synthase obtained from Evodia rutaecarpa. (2015)
  • Author(s): Ito, T., Kodama, T., Noguchi, H, Abe, I., Morita, H.
  • Organizer: PacifiChem 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii
  • Year and Date: 2015-12-15 – 2015-12-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Biologically active compounds from microorganisms: Isolation and biosynthesis. (2015)
  • Author(s): Ito, T.
  • Organizer: Workshop on Natural Products Chemistry in Yangon University
  • Place of Presentation: Yangon, Myanmer
  • Year and Date: 2015-11-02 – 2015-11-02
  • Invited
• [Presentation] Kaempulchraols A-O, New diterpenoids from Kaempferia pulchra rhizomes collected in Myanmar and their antiproliferative activity. (2015)
  • Author(s): Win N.N., Ito T., Aimaiti S., Kodama T., Morita H.
  • Organizer: ISPSA2015
  • Place of Presentation: Tokushima
  • Year and Date: 2015-08-30 – 2015-09-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A new polyoxygenated cyclohexene and a new megastigmane glycoside from aerial part of Uvaria grandiflora and their cytotoxicity (2015)
  • Author(s): Ito T., Nguyen H.T., Duc H.V., Kodama T., Hien L.T.B., Imagawa H., Win N.N., Morita H
  • Organizer: ISPSA2015
  • Place of Presentation: Tokushima
  • Year and Date: 2015-08-30 – 2015-09-02
  • Int'l Joint Research