テトロドトキシンとサキシトキシンの中間体を基盤とした生合成機構の解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H03809
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 山下 まり 東北大学, 農学研究科, 教授 (50192430)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: テトロドトキシン / サキシトキシン / 生合成

研究実績の概要

1.　フグに存在する新規テトロドトキシン(TTX)関連化合物とその類似化合物群の単離、構造決定、生合成経路の推定
有毒フグ抽出物を詳細にLC-MS/MSで解析した結果、新規のTTX関連化合物が数種みつかった。これらのTTX関連化合物のフグ中の含有量はTTXに比べて著しく少ないが、LC/MSでの分析方法や分離方法を確立し、数種について単離、構造決定した。特に、ハチノジフグTetraodon biocellatusから得られた一連の新規スピログアニジノ化合物の構造から、TTXは、最も酸化度の低いスピロ化合物から多段階の酸化反応を経て、まず、5,6,11-trideoxyTTXになり、そこから、TTXに生合成される経路が考えられた。また、ごく微量だが、さらに新規TTX類縁体２種が見つかり、純度よく単離できた。
2.　麻痺性貝毒サキシトキシン(STX)の生合成研究
STXの後期の生合成経路の解明： 麻痺性貝毒関連物質を生産する淡水産藍藻より、未知のSTX類縁体を検出し、HR-MSからの分子式や、MSMSパターンから候補化合物を2種絞り込み、それらを比較的多く生産される類縁体のC1/C2から化学誘導した。そして、11, 12位の異性体をそれぞれ詳細にNMR解析して立体化学を確定した。その上で、上記の未知類縁体とLC-MSで比較し、その未知化合物が、12-beta-deoxygonyautoxin 3であることを証明した。本化合物の生合成には、C11, C12の酸化反応およびC11の硫酸エステル化反応が関わると考えられ、報告されているSTX生合成遺伝子クラスターの遺伝子で説明できると考察した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] フランクフルト大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: フランクフルト大学
• [国際共同研究] ユタ州立大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ユタ州立大学
• [雑誌論文] Synthesis of C12‐Keto Saxitoxin Derivatives with Unusual Inhibitory Activity Against Voltage‐Gated Sodium Channels (2020)
  • 著者名/発表者名: Adachi Kanna、Yamada Tomoshi、Ishizuka Hayate、Oki Mana、Tsunogae Shunsuke、Shimada Noriko、Chiba Osamu、Orihara Tatsuya、Hidaka Masafumi、Hirokawa Takatsugu、Odagi Minami、Konoki Keiichi、Yotsu‐Yamashita Mari、Nagasawa Kazuo
  • 雑誌名: Chemistry A European Journal 巻: 26 ページ: 2025～2033
  • DOI: 10.1002/chem.201904184
  • 査読あり
• [雑誌論文] Revisited - Failure of tetrodotoxin to protect red-spotted newts, Notophthalmus viridescens, from endoparasites (2020)
  • 著者名/発表者名: Mebs Dietrich、Yotsu-Yamashita Mari、Hartmann Katharina、Elbert Christine、Zehner Richard、Toennes Stefan W.
  • 雑誌名: Toxicon 巻: 178 ページ: 77-81
  • DOI: 10.1016/j.toxicon.2020.02.026
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] セミナー室 / 農芸化学の中での化学生態学研究-その発展と展望- 生物が作り出す毒 どくどくしくない毒のはなし (2020)
  • 著者名/発表者名: 山下 まり, 此木 敬一, 稲垣 英利, 森 直樹, 森 哲
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 58 ページ: 111-119
• [雑誌論文] Total Syntheses and Determination of Absolute Configurations of Cep-212 and Cep-210, Predicted Biosynthetic Intermediates of Tetrodotoxin Isolated from Toxic Newt (2019)
  • 著者名/発表者名: Adachi Masaatsu、Miyasaka Tadachika、Kudo Yuta、Sugimoto Keita、Yotsu-Yamashita Mari、Nishikawa Toshio
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 21 ページ: 780～784
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.8b04043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolomic study of saxitoxin analogues and biosynthetic intermediates in dinoflagellates using 15N-labelled sodium nitrate as a nitrogen source (2019)
  • 著者名/発表者名: Cho Yuko、Tsuchiya Shigeki、Omura Takuo、Koike Kazuhiko、Oikawa Hiroshi、Konoki Keiichi、Oshima Yasukatsu、Yotsu-Yamashita Mari
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 3460
  • DOI: 10.1038/s41598-019-39708-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantitation of Tetrodotoxin and Its Analogues with a Combination of Liquid Chromatography?Tandem Mass Spectrometry and Quantitative 1H-NMR Spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Ryuichi、Tanioka Masato、Uchida Hajime、Matsushima Ryoji、Oikawa Hiroshi、Matsumiya Masahiro、Yotsu-Yamashita Mari、Suzuki Toshiyuki
  • 雑誌名: Journal of Agricultural and Food Chemistry 巻: 67 ページ: 12911～12917
  • DOI: 10.1021/acs.jafc.9b06380
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal Variation of the Profile and Concentrations of Paralytic Shellfish Toxins and Tetrodotoxin in the Scallop, Patinopecten yessoensis, Cultured in a Bay of East Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Numano Satoshi、Kudo Yuta、Cho Yuko、Konoki Keiichi、Yotsu-Yamashita Mari
  • 雑誌名: Marine Drugs 巻: 17 ページ: 653～653
  • DOI: 10.3390/md17120653
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of a Novel Saxitoxin Analogue, 12β-Deoxygonyautoxin 3, in the Cyanobacterium, Anabaena circinalis (TA04) (2019)
  • 著者名/発表者名: Minowa、Cho、Oshima、Konoki、Yotsu-Yamashita
  • 雑誌名: Toxins 巻: 11 ページ: 539-539
  • DOI: 10.3390/toxins11090539
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Possible Biosynthetic Products and Metabolites of Kainic Acid from the Red Alga Digenea simplex and Their Biological Activity (2019)
  • 著者名/発表者名: Maeno Yukari、Terada Ryuta、Kotaki Yuichi、Cho Yuko、Konoki Keiichi、Yotsu-Yamashita Mari
  • 雑誌名: Journal of Natural Products 巻: 82 ページ: 1627-1633
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.9b00128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation and biological activity of 8-epitetrodotoxin and the structure of a possible biosynthetic shunt product of tetrodotoxin, Cep-226A, from the newt, Cynops ensicauda popei (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuta Kudo and Mari Yotsu-Yamashita*
  • 雑誌名: Journal of Natural Products 巻: 82 ページ: 1656-1663
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.9b00178
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tetrodotoxin content of Rough-skinned Newts, Taricha granulosa (Salamandridae), from their northern distribution range, British Columbia, Canada, and Southeast-Alaska, USA (2019)
  • 著者名/発表者名: Dietrich Mebs*, Mari Yotsu-Yamashita, Stefan W. Toennes
  • 雑誌名: Salamandra ISSN 0036-3375 巻: 55 ページ: 82-88
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] サキシトキシン類の非天然型エナンチオマーの合成及びナトリウムチャネル阻害活性評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: ◯高柳優夏*、安達栞菜、石塚 颯、此木敬一、山下まり、小田木 陽、長澤和夫
  • 学会等名: 日本化学会 第100春季年会 (2020)
• [学会発表] フグ由来の新規テトロドトキシン関連化合物の単離と構造 (2020)
  • 著者名/発表者名: 八重樫優士*、工藤雄大、長由扶子、此木敬一、山下まり
  • 学会等名: 日本農芸化学会 2020 大会
• [学会発表] 麻痺性貝毒サキシトキシンの推定生合成中間体の合成と有毒生物中の分析 (2020)
  • 著者名/発表者名: ○東海林 千容*、長 由扶子、赤松 みちる、安達 栞菜、石塚 颯、此木 敬一、長澤 和夫、山下 まり
  • 学会等名: 日本農芸化学会2020年度大会
• [学会発表] 有毒イモリより得られたN-hydroxy型テトロドトキシン類縁体の構造解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: ○工藤 雄大*、ハニフィン チャールス、小瀧 裕一、山下 まり
  • 学会等名: 日本農芸化学会2020年度大会
• [学会発表] コルヒチン存在下の渦鞭毛藻サキシトキシン 生合成のメタボロミクス解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: ○長 由扶子、土屋 成輝、 小池 一彦、此木 敬一、 大島 泰克、山下 まり
  • 学会等名: 令和2年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] 高純度テトロドトキシン類縁体の定量とNav阻害活性 (2020)
  • 著者名/発表者名: ○山下まり*・佐藤恭佳・千葉 修・長 由扶子・此木敬一
  • 学会等名: 令和2年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] クロイソカイメン抽出物由来電位依存性ナトリウムチャネル阻害剤の探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: ○島田 紀子*、長 由扶子、此木 敬一、山下 まり
  • 学会等名: 日本農芸化学会2020年度大会
• [学会発表] 超活性海洋天然有機化合物マイトトキシンの標的分子探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 角替 俊輔、チャン キャサリーン、トン エイミーヒンヤン、アウラク カマルディープカウアー、ハスビド アンドレア、松本 健、八代田 陽子、モファット ジェイソン、ブーン チャールズ、山下 まり、村田 道雄、吉田 稔、○此木 敬一*
  • 学会等名: 日本農芸化学会2020年度大会
• [学会発表] 致死性海藻中毒原因物質ポリカバノシド類の作用機序 (2019)
  • 著者名/発表者名: 〇山下まり*,土肥裕花,島田紀子,岩崎浩太郎,佐々木 理,川島悠岐,此木敬一,佐々木誠
  • 学会等名: 科研費新学術領域研究 化学コミュニケーションのフロンテイア 第6回公開シンポジウム
• [学会発表] 中間体に基づく海洋生物毒の生合成研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山下まり
  • 学会等名: 東京大学大学院薬学系研究科天然物化学教室セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] テトロドトキシン類縁体の電位依存性Naチャネル阻害活性と生合成経路の推定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山下まり
  • 学会等名: 第46回日本毒性学会学術年会，シンポジウム「海産毒リビジテッド」
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of biosynthetic intermediates of amnesic shellfish toxin domoic acid and anthelmintic compound kainic acid (2019)
  • 著者名/発表者名: 〇Maeno, Y., Kotaki, Y., Terada, R., Cho, Y., Konoki, K. and Yotsu-Yamashita, M.
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Mycotoxins and Phycotoxins
  • 国際学会
• [学会発表] Metabolomic study of saxitoxin biosynthesis in dinoflagellates using 15N-labelled sodium nitrate as a nitrogen source (2019)
  • 著者名/発表者名: 〇Cho, Y., Tsuchiya, S., Omura, T., Koike, K., Oikawa, H., Konoki, K., Oshima, Y. and Yotsu-Yamashita, M.
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Mycotoxins and Phycotoxins
  • 国際学会
• [学会発表] 神経興奮物質カイノイド類の生合成中間体の同定及び生理活性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前野優香理* 、小瀧裕一 、寺田竜太 、長由扶子 、此木敬一 、山下まり
  • 学会等名: 第３０回万有仙台シンポジウム
• [学会発表] Identification of new analogs and putative biosynthetic intermediates of tetrodotoxin aimed at elucidating its biosynthetic pathway and structure activity relationship (2019)
  • 著者名/発表者名: ○Kudo, Y. and Yotsu-Yamashita, M.
  • 学会等名: 60th American Society of Pharmacognosy Annual Meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Screening of novel secondary metabolites from microorganisms associated with the marine sponge Halichondria okadai (2019)
  • 著者名/発表者名: 〇Goto, M., Kikuchi, S., Okada, K., Cho, Y., Yotsu-Yamashita, M. and Konoki, K.
  • 学会等名: Tohoku University’s Chemistry Summer School
  • 国際学会
• [学会発表] Isolation and structural elucidation of tetrodotoxin related compounds from pufferfish (2019)
  • 著者名/発表者名: 〇Yaegashi, Y., Ueyama, N., Kudo, Y., Cho, Y., Konoki, K. and Yotsu-Yamashita, M.
  • 学会等名: Tohoku University’s Chemistry Summer School
  • 国際学会
• [学会発表] ドウモイ酸とカイニン酸の新規関連化合物の単離，構造決定と生合成経路 (2019)
  • 著者名/発表者名: 〇前野優香理, 小瀧裕一, 寺田竜太, 長 由扶子,此木敬一, 山下まり
  • 学会等名: 第61回天然有機化合物討論会
• [学会発表] C11位炭素置換型サキシトキシン誘導体の合成と活性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 〇安達栞菜,石塚 颯,山田智士,日高將文,広川貴次,小田木 陽,此木敬一,山下まり,長澤和夫
  • 学会等名: 第61回天然有機化合物討論会
• [学会発表] テトロドトキシンの推定生合成中間体の全合成と絶対立体配置の決定 (2019)
  • 著者名/発表者名: ○宮坂忠親,安立昌篤,工藤雄大,杉本敬太,山下まり,西川俊夫
  • 学会等名: 第61回天然有機化合物討論会
• [学会発表] ホタテガイに含有する麻痺性貝毒の代謝物に関する研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 沼野 聡,加賀克昌,工藤雄大,山下まり
  • 学会等名: 第115回日本食品衛生学会学術講演会
• [学会発表] 海洋生物毒の謎に迫る (2019)
  • 著者名/発表者名: 山下まり
  • 学会等名: 仙台青葉学院短期大学講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Crisprスクリーニングによる maitotoxin の標的分子探索（２） (2019)
  • 著者名/発表者名: 角替俊輔,Katherine Chan,Amy Hin Yan Tong, Kamaldeep Kaur Aulakh, Andrea Habsid,八代田陽子,Jason Moffat,Charles Boone,山下まり, 村田道雄,〇此木敬一
  • 学会等名: 公益社団法人日本農芸化学会東北支部・第154回大会
• [学会発表] Crisprスクリーニングによる maitotoxin の標的分子探索（１） (2019)
  • 著者名/発表者名: 〇角替俊輔,Katherine Chan,Amy Hin Yan Tong,Kamaldeep Kaur Aulakh, Andrea Habsid,八代田陽子,Jason Moffat,Charles Boone,山下まり,村田道雄,此木敬一
  • 学会等名: 公益社団法人日本農芸化学会東北支部・第154回大会
• [学会発表] LC-MS/MSを用いた抗マラリア活性天然物サリニポスチンの新規類縁体の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: ○工藤雄大, 山下まり
  • 学会等名: 公益社団法人日本農芸化学会東北支部・第154回大会
• [学会発表] 淡水産藍藻 Anabaena circinalis (TA04 株)における新規麻痺性貝毒類縁体の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 赤松みちる,長 由扶子,此木敬一,山下まり
  • 学会等名: 公益社団法人日本農芸化学会東北支部・第154回大会
• [学会発表] 岩手県産ホタテガイの中腸腺に含有する麻痺性貝毒の分析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 沼野 聡*,加賀克昌,工藤雄大,山下まり
  • 学会等名: 第56回 全国衛生化学技術協議会年会
• [図書] 水産の科学 カキ・ホタテガイの科学 5.1貝毒 (分担執筆）pp.139-152. (2019)
  • 著者名/発表者名: 山下まり、此木敬一
  • 総ページ数: 214
  • 出版者: 朝倉書店
  • ISBN: 978-4-254-48503-5
• [備考] 東北大学大学院農学研究科天然物生命化学分野HP
  • URL: https://www.agri.tohoku.ac.jp/bukka/index-j.html