抗腫瘍活性天然物の活性制御機構の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K12740
• 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): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: カリクリンA / 生合成 / 海綿共生微生物

研究実績の概要

海綿動物Discodermia calyxに含まれるcalyculin Aはタンパク質脱リン酸化酵素1および2Aを特異的に阻害し、極めて強力な細胞毒性を示す。我々は海綿メタゲノムよりcalyculin A生合成遺伝子クラスターの取得に成功し、詳細な生合成経路の解析を進めている。その過程で見出したリン酸基転移酵素CalQがcalyculin Aにリン酸基を付与し、ピロリン酸基を含むphosphocalyculin Aを生成することを明らかにした。Phosphocalyculin Aの細胞毒性は約1,000倍低下しており、calyculin Aのprodrug体であることが示唆された。また、遺伝子クラスターの局在を解析することで、calyculin Aは海綿共生微生物Entotheonellaによって生合成されることを突き止めた。これらのことから、海綿共生微生物はより低毒性なphosphocalyculin Aを生産することで、動物であるホスト側への毒性を軽減していることが示唆される。さらにCalyculin Aは抗菌活性を示さないことから、生産者であるEototheonellaに対しての毒性はないものと考えられる。そのため、この巧妙な物質生産機構には共生微生物と海綿動物間のクロストークが伺える。本研究ではphosphocalyculin Aからcalyculin Aへの変換を担う脱リン酸化酵素の同定を試みた。海綿粗酵素液の段階で見出された脱リン酸化活性を指標に硫安分画や各種クロマトグラフィー法を組み合わせ、比活性が粗酵素液よりも約10万倍濃縮した活性画分を得ることに成功した。SDS-PAGEによって活性画分に特異的なバンドが確認できたことから、該当するバンドを切り出し、MS/MS解析に供した。しかしながら、タンパク量が微量であったため、アミノ酸配列の解析には至らなかった。そこで、さらにザイモグラフィーを用いて、ゲルの切り出し、活性試験を繰り返し、該当するバンドの取得を試みた。得られたタンパク質のアミノ酸配列の解析を現在進めている。

研究成果

• [雑誌論文] Total synthesis of theonellapeptolide Id (2017)
  • 著者名/発表者名: Kuranaga, T., Enomoto, A., Tan, H., Fujita, K., Wakimoto, T.
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 19 ページ: 1366-1369
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.7b00249
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Toward dark matter of natural products” (2017)
  • 著者名/発表者名: Wakimoto, T.
  • 雑誌名: Chem. Rec. 巻: 17 ページ: in press
  • DOI: 10.1002/tcr.201700009
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of giant modular PKSs provides insight into genetic mechanism for structural diversification of aminopolyol polyketides (2017)
  • 著者名/発表者名: Zhang, L., Hashimoto, T., Qin, B., Hashimoto, J., Kozone, I., Kawahara, T., Okada, M., Awakawa, T., Ito, T., Asakawa, Y., Ueki, M., Takahashi, S., Osada, H., Wakimoto, T., Ikeda, H., Shin-ya, K., Abe, I.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 56 ページ: 1740-1745
  • DOI: 10.1002/anie.201611371
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of pyridinium with three indole moieties as an antimicrobial agent (2017)
  • 著者名/発表者名: Okada, M., Sugita, T., Wong, C. P., Wakimoto, T., Abe, I.
  • 雑誌名: J. Nat. Prod. 巻: 80 ページ: in press
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.6b01152
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nature's way of making the sponge-derived cytotoxin (2016)
  • 著者名/発表者名: Wakimoto, T., Egami, Y., Abe, I.
  • 雑誌名: Nat. Prod. Rep., 巻: 33 ページ: 751-760
  • DOI: 10.1039/C5NP00123D
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An unusual chimeric diterpene synthase from Emericella variecolor and its functional conversion to a sesterterpene synthase by domain swapping (2016)
  • 著者名/発表者名: Qin, B., Matsuda, Y., Mori, T., Okada, M., Quan, Z., Mitsuhashi, T., Wakimoto, T., Abe, I.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 ページ: 1658-1661
  • DOI: 10.1002/anie.201509263
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metagenomic analysis of the sponge Discodermia reveals the production of the cyanobacterial natural product kasumigamide by 'Entotheonella' (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, Y., Egami, Y., Kimura, M., Wakimoto, T., Abe, I.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 11 ページ: e0164468
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0164468
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sulfoureido lipopeptides from the marine sponge Discodermia kiiensis (2016)
  • 著者名/発表者名: Tan, K. C., Wakimoto, T., Abe, I.
  • 雑誌名: J. Nat. Prod. 巻: 79 ページ: 2418-2422
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.6b00586
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural diversification of lyngbyatoxin A by host-dependent heterologous expression of the tleABC biosynthetic gene cluster (2016)
  • 著者名/発表者名: Zhang, L., Hoshino, S., Awakawa, T., Wakimoto, T., Abe, I.
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 17 ページ: 1407-1411
  • DOI: 10.1002/cbic.201600350
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Concise synthesis of anserine: efficient solvent tuning in asymmetric hydrogenation reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, M., Shimizu, K., Koizumi, Y., Wakimoto, T., Hamashima, T., Asakawa, M., Inai, M., Kan, T.
  • 雑誌名: Synlett 巻: 27 ページ: 2734-2736
  • DOI: 10.1055/s-0035-1562796
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Syntheses of methylated catechins and theaflavins using 2-nitrobenzenesulfonyl group to protect and deactivate phenol (2016)
  • 著者名/発表者名: Asakawa, T., Kawabe, A., Yoshida, Y., Aihara, T., Manabe, Y., Hirose, A., Sakurada, M., Inai, Y., Harashima, T., Furuta, T., Wakimoto, T., Kan, T.
  • 雑誌名: J. Antibiot. 巻: 69 ページ: 299-312
  • DOI: 10.1038/ja.2016.14
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 海綿共生微生物による生物活性物質の生産 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江上蓉子, 脇本敏幸, 阿部郁朗
  • 雑誌名: バイオインダストリー 巻: 33 ページ: 11-17
  • 査読あり
• [学会発表] Toward the dark matter of marine natural products (2017)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Wakimoto
  • 学会等名: International Symposium on Marine Natural Products
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2017-02-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A Bacterial Symbiont in Japanese Marine Sponges Produces Biologically Active Metabolites (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Wakimoto
  • 学会等名: The 3rd Myanmar-Japan International Symposium
  • 発表場所: Pathein, Myanmar
  • 年月日: 2016-12-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 海綿動物由来生物活性物質の探索と生合成研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 脇本敏幸
  • 学会等名: 若手研究者のための有機化学札幌セミナー
  • 発表場所: 北海道大学理学部（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-11-29
  • 招待講演
• [学会発表] Marine sponge-derived metagenomes/uncultured bacteria - a rich source of novel natural product biosynthetic genes (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Wakimoto
  • 学会等名: Czech-Japan Joint Workshop
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2016-11-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 「天然物の化学ー魅力と展望ー」上村大輔編, 科学のとびら60 (2016)
  • 著者名/発表者名: 脇本敏幸
  • 総ページ数: p61-66
  • 出版者: 東京化学同人
• [備考] 北海道大学大学院薬学研究院天然物化学研究室
  • URL: http://www.pharm.hokudai.ac.jp/tennen/index.html