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2019 年度 実績報告書

化学分析とメタゲノム解析に基づく、陸上におけるテトロドトキシンの起源と生合成

研究課題

研究課題/領域番号 19K21141
配分区分基金
研究機関東北大学

研究代表者

工藤 雄大  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (60824662)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2020-03-31
キーワードテトロドトキシン / 生合成 / 構造解析 / LC-MS / イモリ
研究実績の概要

テトロドトキシン (TTX) は、強力な毒性、複雑な分子構造、海洋と陸上の様々な生物に分布する興味深い化合物である。陸上におけるTTXの起源(生産者)は不明瞭で、自然界でどのようにTTXが生産されるか(生合成経路)は長年の謎となっている。本研究では化学分析とメタゲノム解析によって陸上におけるTTXの起源および生合成経路の解明を目指して研究を実施した。TTXの生合成経路への知見を得るために、2018年度に引き続き新たなTTX関連化合物を探索した。質量分析器(MS)を用いて有毒イモリ抽出物を分析したところ、TTXの関連化合物と推測される新規成分が複数検出された。新規成分を各種クロマトグラフィーに供して精製し、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて化学構造を解析した。2019年度で複数の新規TTX類縁体、環状グアニジン化合物を得ており、いずれの成分もこれまで推測してきた陸上におけるTTXの生合成経路を支持する化学構造を有していた。これらの新規成分の発見により陸上におけるTTXの生合成経路、シャント経路についてより知見を深めることができた。本成果を国内外の関連学会にて発表し、現在論文投稿中である。
TTXの起源を探るために有毒イモリ生息地(複数地点)にて餌となりうる生物を採集、および環境微生物、イモリ表在菌の純化培養を行ったが、TTXを保有・生産する生物は発見されなかった。イモリの餌となる微小生物は毒を高濃度に保持しない可能性が考えられた。難培養性微生物が起源だと考え、有毒イモリ生息地にて土壌などの環境サンプルを採集した。断片化を抑えながらDNAを抽出し、環境DNAを基にFosmid Libraryを作成中であり、ポジティブクローンのスクリーニング方法を最適化した。一方、有毒イモリ生息地より単離した微生物のゲノムを次世代シーケンサーで解析した。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Utah State University, Uintah Basin/University of California, San Diego(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Utah State University, Uintah Basin/University of California, San Diego
  • [雑誌論文] Cariogenic Streptococcus mutans Produces Tetramic Acid Strain-Specific Antibiotics That Impair Commensal Colonization2020

    • 著者名/発表者名
      Tang Xiaoyu、Kudo Yuta、Baker Jonathon L.、LaBonte Sandra、Jordan Peter A.、McKinnie Shaun M. K.、Guo Jian、Huan Tao、Moore Bradley S.、Edlund Anna
    • 雑誌名

      ACS Infectious Diseases

      巻: 6 ページ: 563~571

    • DOI

      10.1021/acsinfecdis.9b00365

    • 査読あり / 国際共著
  • [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 popei2019

    • 著者名/発表者名
      Kudo Yuta、Yotsu-Yamashita Mari
    • 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] Temporal Variation of the Profile and Concentrations of Paralytic Shellfish Toxins and Tetrodotoxin in the Scallop, Patinopecten yessoensis, Cultured in a Bay of East Japan2019

    • 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
  • [学会発表] Phylogenetic analysis of the salinipostin γ-butyrolactone gene cluster uncovers new bacterial signaling-molecule diversity2020

    • 著者名/発表者名
      Kaitlin E. Creamer, Yuta Kudo, Bradley Moore, Paul R. Jensen
    • 学会等名
      3rd International Conference on Natural Product Discovery and Development in the Genomic Era
    • 国際学会
  • [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] 陸上におけるテトロドトキシンの起源と生合成経路の研究2019

    • 著者名/発表者名
      工藤 雄大
    • 学会等名
      第14回化学生態学研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Identification of new analogs and putative biosynthetic intermediates of tetrodotoxin aimed at elucidating its biosynthetic pathway and structure activity relationship2019

    • 著者名/発表者名
      Kudo Yuta、Yotsu-Yamashita Mari
    • 学会等名
      60 th American Society of Pharmacognosy Annual Meeting
    • 国際学会
  • [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] 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
      日本農芸化学会東北支部 第154 大会
  • [備考] 工藤雄大 助教『Journal of Natural Products』誌に論文掲載

    • URL

      https://www.fris.tohoku.ac.jp/feature/topics/detail---id-614.html

  • [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

      http://www.agri.tohoku.ac.jp/bukka/index-j.html

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公開日: 2021-01-27  

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