難培養微生物を起源とする希少医薬品資源の量産

2020 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学
• 研究課題/領域番号: 16H06448
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 脇本 敏幸 北海道大学, 薬学研究院, 教授 (70363900)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• キーワード: 海綿動物 / ポリケタイド / 細胞毒性物質

研究成果の概要

海綿動物Discodermia calyxより単離構造決定されたcalyculin Aは、各種がん細胞に対して強力な細胞毒性を示す主要代謝産物である。そのためcalyculin Aを高濃度で含む海綿動物がその毒性に侵されない理由は長年不明であった。本研究成ではcalyculin A生合成における毒性回避機構を明らかにした。低毒性なphosphocalyculin Aを前駆体として生合成すると同時に、活性化酵素であるCalLをペリプラズム領域に発現し、両者の区画化を実現するともに、組織傷害を引き金とした活性化を可能にしている。本研究成果は毒性物質の異種生産系の確立において重要な知見を与える。

自由記述の分野

天然物化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

海綿動物からは、これまでに多様な生物活性物質が単離報告されてきた。その中には、特異的かつ極めて低濃度で強力な活性を示す化合物が複数見出されており、それらは医薬品や生化学試薬の開発において重要な天然資源である。しかし海綿動物自体が稀少生物であることから、量的供給が難しく、その代謝物の医薬品開発を目指す上で大きな壁となっている。海綿を起源とする二次代謝産物を実験室下で異種生産した報告例はこれまでにほとんどないため、本研究は稀少な生物資源である海綿動物由来生物活性物質の生合成機構を解明する。本研究で得られる成果は、海綿及びその共生微生物に由来する医薬品資源の異種生産系の確立につながる。