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2014 年度 実績報告書

新規生合成中間体の構造に基づくテトロドトキシンとサキシトキシンの生合成経路の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26292057
研究機関東北大学

研究代表者

山下 まり  東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (50192430)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードテトロドトキシン / サキシトキシン / 生合成 / グアニジン / LC-MS
研究実績の概要

(1)テトロドトキシン(TTX)の生合成研究:
TTXを有するイモリより、C10-C5が直接結合したTTX類縁体である4,9-anhydro-5-deoxy-10-hemikecalTTXと4,9-anhydro-8-epi-10-hemiketal-5,6,11-trideoxyTTXを発見し、単離、構造決定した。これらの化合物の構造は、これまでの予測TTX生合成経路に反していた。特に、前者はBaeyer-Villiger monooxygenaseで1段階で4,9-anhydroTTXに変換できると考えられた。また、後者は、C10-C5結合が開裂することにより、4,9-anhydro-8-epi-5,6,11-trideoxyTTXへ変換されると考えられた。また、これらのC10-C5結合を有するTTX類縁体の構造から、モノテルペン由来であると推定された。今のところこれらの化合物は、海洋生物からは検出されていないので、海洋生物のTTXはイモリとは別の生合成経路で合成されるのか、あるいは中間体が蓄積しない可能性が考えられ、関連物の探索を今後継続する。
(2)サキシトキシン(STX)の生合成研究:
Neilanらが有毒藍藻の遺伝子よりSTXの生合成経路を推定したが、化学的に中間体の構造を十分に証明していなかった。我々はこれまで、STXの初期生合成中間体Int-A’,Int-C2’を化学合成して、HPLC-HR-MSを用いて有毒藍藻および渦鞭毛藻類に存在することを初めて明らかにした。また、本研究ではさらに、Int-C2’を化学合成した時にPd/C存在下でoxidative cyclizationが進行してSTXに類似した三環性のbisguanidine化合物(cyclic C’)が生成することを明らかにした。また、この化合物が有毒藍藻および有毒渦鞭毛藻類にも存在することをHPLC-HR-MS/MSで証明した。このことから、本環化反応を触媒する酵素がこれらの生物に存在する可能性が示めされた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

テトロドトキシン生合成においては、これまでの予測生合成経路を覆す類縁体をイモリより発見して構造を決定し、新しい予測生合成経路を提案した。また、この内容についての論文をAngewandte Chemie International Editionに掲載することができた。サキシトキシンの生合成研究においても、遺伝子から予測された初期生合成中間体を2種を合成して、有毒藍藻と渦鞭毛藻中に存在することを初めて証明した。さらに、化学合成でSTXと関連する3環性のbisguanidine化合物が得られ、その化合物がこれらの微少生物にも存在することを証明でき、それに関する論文2報目も受理された。このことから順調に研究が進行したと考えている。

今後の研究の推進方策

テトロドトキシン生合成については、新しく提案した生合成経路を裏付ける関連化合物をさらにイモリ中より探索し、単離、構造決定して本経路について検証する。また、鍵となる酵素反応について、様々な生物を用いて変換反応を試みる。変換が検出された場合には、関連の酵素、遺伝子を追求する。さらに、海洋生物からも類似化合物を見つけるために探索を続ける。サキシトキシンの生合成においては、これまで化学合成法を確立した生合成中間体の安定同位元素ラベル体を調製し、これらの取り込み実験を行なうことにより、より詳細な生合成経路の証明を行なう。また、未知の生合成中間体も得られているので、さらに構造の証明を行ない、生合成経路解明に役立てる。

次年度使用額が生じた理由

本年度は、丁寧に使用したせいか質量分析器の故障は殆どなく、修理費がかからなかった。しかし、次年度に不具合が起こる可能性が高いので、次年度に繰り越し、修理に備えることにした。

次年度使用額の使用計画

質量分析器に不具合が生じた場合に、調整や修理に使用する。また、その他の小型装置についても不具合が起きた場合に修理、更新を行なうために使用する。

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 謝辞記載あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 2件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Synthesis of a tricyclic bisguanidine compound structurally related to saxitoxin and its identification in paralytic shellfish toxins-producing microorganisms2015

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Tsuchiya, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Kazuo Nagasawa, Yasukatsu Oshima, and Mari Yotsu-Yamashita*
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 21 ページ: 7835-7840

    • DOI

      10.1002/chem.201500064

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Selective Blocking Effects of 4,9-Anhydrotetrodotoxin, Purified from a Crude Mixture of Tetrodotoxin Analogues, on NaV1.6, Channels and Its Chemical Aspects2015

    • 著者名/発表者名
      Noriyoshi Teramoto* and Mari Yotsu-Yamashita
    • 雑誌名

      Marine Drugs

      巻: 13 ページ: 984-995

    • DOI

      10.3390/md13020984

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evaluation of gambierol and its analogs for their inhibition of human Kv1.2 and cytotoxicity2015

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Konoki,* Yuto Suga, Haruhiko Fuwa, Mari Yotsu-Yamashita, and Makoto Sasaki,*
    • 雑誌名

      Bioorg. Med. Chem. Lett.

      巻: 25 ページ: 514-518

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2014.12.022

    • 査読あり
  • [雑誌論文] C5-C10 Directly bonded tetrodotoxin analogues: Possible biosynthetic precursors of tetrodotoxin from newts.2014

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kudo, Yoko Yamashita, Dietrich Mebs, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Takeshi Yasumoto, and Mari Yotsu-Yamashita*
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 53 ページ: 14546-14549

    • DOI

      10.1002/anie.201408913

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of 5- and 8-Deoxytetrodotoxin2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Satake, Masaatsu Adachi, Shouta Tokoro, Mari Yotsu-Yamashita, Minoru Isobe, and Toshio Nishikawa*
    • 雑誌名

      Chem. Asian J.

      巻: 9 ページ: 1922-1932

    • DOI

      10.1002/asia.201402202

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Expression of recombinant alpha and beta tubulins from the yew Taxus cuspidata and analysis of the microtubule assembly in the presence of taxol2014

    • 著者名/発表者名
      Yuma Kudo, Akihiro Abe, Kumiko Ito, Yuko Cho, Mari Yotsu-Yamashita, and Keiichi Konoki*
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 78 ページ: 1887-1894

    • DOI

      10.1080/09168451.2014.940837

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis and identification of proposed biosynthetic intermediates of saxitoxin in the cyanobacterium Anabaena circinalis (TA04) and the dinoflagellate Alexandrium tamarense (Axat-2)2014

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Tsuchiya, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Kazuo Nagasawa, Yasukatsu Oshima and Mari Yotsu-Yamashita*
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 12 ページ: 3016-3020

    • DOI

      10.1039/C4OB00071D

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Isolation of 6-deoxytetrodotoxin from the pufferfish, takifugu pardalis, and a comparison of the effects of the C-6 and C-11 hydroxy groups of tetrodotoxin on its activity2014

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kudo, Julian Finn, Kohei Fukushima, Satsuki Sakugawa, Yuko Cho, Keiichi Konoki, and Mari Yotsu-Yamashita*
    • 雑誌名

      J. Nat. Prod.

      巻: 77 ページ: 1000-1004

    • DOI

      10.1021/np401097n

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A High-Throughput Screen for Inhibitors of the Prolyl Isomerase, Pin1, Identifies a Seaweed Polyphenol that Reduces Adipose Cell Differentiation2014

    • 著者名/発表者名
      Mori, Tadashi; HIDAKA, Masafumi; Ikuji, Hiroko; Yoshizawa, Ibuki; TOYOHARA, Haruhiko; Okuda, Toru; Uchida, Chiyoko; Asano, Tomoichiro; Yotsu-YAMASHITA, Mari; UCHIDA, Takafumi*
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 78 ページ: 832-838

    • DOI

      10.1080/09168451.2014.905189

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of 5-fluoro-2’-deoxyuridine on toxin production and cell cycle regulation in marine dinoflagellate, Alexandrium tamarense2014

    • 著者名/発表者名
      Yuko Cho*, Motoo Ogawa, Mari Yotsu-Yamashita, and Yasukatsu Oshima
    • 雑誌名

      Harmful Algae

      巻: 32 ページ: 64-72

    • DOI

      10.1016/j.hal.2013.12.007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of crambescin B carboxylic acid, a potent inhibitor of voltage-gated sodium channel2014

    • 著者名/発表者名
      Atsuo Nakazaki, Yuki Ishikawa, Yusuke Sawayama, Mari Yotsu-Yamashita, Toshio Nishikawa*
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem

      巻: 12 ページ: 53-56

    • DOI

      10.1039/C3OB42017E

    • 査読あり
  • [学会発表] 麻痺性貝毒生産Alexandrium tamarenseの無毒株における推定STX生合成遺伝子Aの変異について2015

    • 著者名/発表者名
      ○長由扶子、日出間志寿、土屋成輝、此木敬一、大島泰克、山下まり、
    • 学会等名
      平成27年度日本水産学会春季大会
    • 発表場所
      東京海洋大学
    • 年月日
      2015-03-28 – 2015-03-31
  • [学会発表] ヒガンフグ血漿タンパク質の各種テトロドトキシン類縁体との結合性2015

    • 著者名/発表者名
      ○山下まり、長岡佑真、山田俊一、長由扶子、此木敬一
    • 学会等名
      平成27年度日本水産学会春季大会
    • 発表場所
      東京海洋大学
    • 年月日
      2015-03-28 – 2015-03-31
  • [学会発表] 有毒イモリからのテトロドトキシンの推定生合成中間体の探索2015

    • 著者名/発表者名
      ○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2015年度大会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス(岡山市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] 麻痺性貝毒の予想生合成中間体E'の探索と精製2015

    • 著者名/発表者名
      ○吉岡 廉平、長 由扶子、土屋 成輝、此木 敬一、小柴 生造、大島 泰克、山下 まり
    • 学会等名
      日本農芸化学会2015年度大会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス(岡山市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] 安定同位体標識生合成中間体を用いた麻痺性貝毒生合成研究2015

    • 著者名/発表者名
      ○土屋成輝1、長由扶子1、此木敬一1、長澤和夫2、大島泰克3、山下まり
    • 学会等名
      日本農芸化学会2015年度大会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス(岡山市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] Analysis of polycavernoside A in the red alga Gracilaria edulis that caused previous fatal food poisonings in Guam and Philippines2014

    • 著者名/発表者名
      ○Mari Yotsu-Yamashita1, Kosuke Maeta1, Yuki Taya1, Eri Omizu1, Takahide Endo1, Yuko Cho1, Keiichi Konoki1, Mirriam A. Cayme2, Yasuo Fukuyo3, Sherwood Hall4, Takeshi Yasumoto5,
    • 学会等名
      The 16th International conference on Harmful Algae
    • 発表場所
      Wellington, New Zealand
    • 年月日
      2014-10-27 – 2014-10-31
  • [学会発表] Identification of 12β-deoxydecarbamoylsaxitoxin in the toxic marine dinoflagellate,2014

    • 著者名/発表者名
      ○Yuko Cho1, Renpei Yoshioka1, Shigeki Tsuchiya1, Keiichi Konoki1, Yasukatsu Oshima2, and Mari Yotsu-Yamashita1,
    • 学会等名
      The 16th International conference on Harmful Algae
    • 発表場所
      Wellington, New Zealand
    • 年月日
      2014-10-27 – 2014-10-31
  • [学会発表] 麻痺性貝毒の生合成経路解明のための藍藻Anabaena circinalis (TA04株)の培養条件等の検討2014

    • 著者名/発表者名
      ○土屋成輝、長由扶子、此木敬一、山下まり
    • 学会等名
      H26年度日本農芸化学会北海道・東北合同支部大会
    • 発表場所
      札幌市、北海道大学農学部
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-24
  • [学会発表] フグのSTX,TTX結合タンパク質の性状と機能の推定2014

    • 著者名/発表者名
      山下まり
    • 学会等名
      平成26年度日本水産学会秋季大会シンポジウム,
    • 発表場所
      九州大学(箱崎キャンパス)
    • 年月日
      2014-09-19 – 2014-09-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Screening of tetrodotoxin in pufferfish from Solomon Islands2014

    • 著者名/発表者名
      ○Clyde Gorapava Puilingi, Yuta Kudo, Keiichi Konoki, Yuko Cho and Mari Yotsu-Yamashita
    • 学会等名
      Campus Asia
    • 発表場所
      Tohoku University, Sendai
    • 年月日
      2014-07-24 – 2014-07-27
  • [学会発表] Screening of new tetrodotoxin analogues using HILIC-LC-MS/MS and their structure determination2014

    • 著者名/発表者名
      ○Yuta Kudo, Keiichi Konoki, Yuko Cho and Mari Yotsu-Yamashita
    • 学会等名
      Campus Asia
    • 発表場所
      Tohoku University, Sendai
    • 年月日
      2014-07-24 – 2014-07-27
  • [学会発表] Study of the unknown biosynthetic intermediates for paralytic shellfish toxins2014

    • 著者名/発表者名
      ○Shigeki Tsuchiya1, Yuko Cho1, Keiichi Konoki1, Kazuo Nagasawa2 and Mari Yotsu-Yamashita
    • 学会等名
      Campus Asia
    • 発表場所
      Tohoku University, Sendai
    • 年月日
      2014-07-24 – 2014-07-27
  • [学会発表] Approach to elucidation of biosynthetic pathways towards tetrodotoxin and saxitoxin2014

    • 著者名/発表者名
      ○Mari Yotsu-Yamashita, Yuta Kudo, Shigeki Tsuchiya, Yuko Cho, and Keiichi Konoki,
    • 学会等名
      Campus Asia
    • 発表場所
      Tohoku University, Sendai
    • 年月日
      2014-07-24 – 2014-07-27
    • 招待講演
  • [学会発表] Structure elucidation of 10-hemiketal-type tetrodotoxin analogues, indicative of the biosynthetic pathway2014

    • 著者名/発表者名
      ○Yuta Kudo,1 Yoko Yamashita,1 Keiichi Konoki,1 Yuko Cho,1 Takeshi Yasumoto2 and Mari Yotsu-Yamashita1,*
    • 学会等名
      Gordon Research Conference, Natural Products,
    • 発表場所
      Proctor Academy in Andover NH United States
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-24
  • [学会発表] オキナワシリケンイモリの新規テトロドトキシン類縁体の構造、および各種有毒イモリにおける分布2014

    • 著者名/発表者名
      ○工藤 雄大・此木 敬一・長 由扶子・山下 まり
    • 学会等名
      第9回化学生態学研究会
    • 発表場所
      函館、湯の川プリンスホテル渚亭
    • 年月日
      2014-06-27 – 2014-06-28
  • [学会発表] 渦鞭毛藻Alexandrium tamarense有毒株における微量麻痺性貝毒類縁体の同定2014

    • 著者名/発表者名
      ○長 由扶子、吉岡廉平、土屋成輝、此木敬一、大島泰克、山下まり
    • 学会等名
      第28回海洋生物活性談話会
    • 発表場所
      九州大学生物資源環境科学府附属水産試験所
    • 年月日
      2014-05-10 – 2014-05-11
  • [図書] Polycavernosides and Other Scarce New Toxins,pp857-284, in Seafood and Freshwater Toxins: Pharmacology, Physiology, and Detection, Third Edition,2014

    • 著者名/発表者名
      M. Carmen Louzao, Natalia Vilarino, and Mari Yotsu-Yamashita
    • 総ページ数
      1198 (857-871)
    • 出版者
      Taylor & Francis group
  • [図書] 第1項 テトロドトキシン、食品危害要因 その実態と検出法(food hazard materials-how to keep our food in safe)、第1編 検査法と精度管理 第一章ベーシック検査方法論と各方法精度管理、第3節水産毒2014

    • 著者名/発表者名
      山下まり
    • 総ページ数
      521 (131-135)
    • 出版者
      (株)テクノシステム

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公開日: 2016-06-01  

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