| 研究課題/領域番号 |
26292057
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| 研究機関 | 東北大学 |
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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)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| 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 |
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| 研究実績の概要 |
1. テトロドトキシン(TTX)の生合成研究：
これまで、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、Baeyer-Villiger monooxygenaseやC10-C5結合が開裂する反応で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、TTXの生合成前駆体は、モノテルペンであると推定した。本研究では新たに、有毒イモリより、微量の新規の環状グアニジン化合物を2種単離、構造決定した。これらの化合物は、TTXがモノテルペン由来であることを支持する構造をしていた。また、研究室で受精卵を無毒の餌で70週まで飼育したアカハライモリが、TTXを有さないことを明らかにし、イモリの毒が外因性であることを証明した。
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。本研究ではさらに、これらの中間体の15Nラベル体を合成して、有毒藍藻を用いて取り込み実験を行なった。その結果、低毒のSTX類縁体のC1/C2に取り込まれることが証明できた。また、Int-C2’は、一部は三環性のCyclic C’に変換されて、細胞外に排出されるということが示され、麻痺性貝毒における最初のシャント経路と考えられた。
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| 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
本研究で、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、それを裏付ける新規グアニジン化合物を単離、構造決定した。また、イモリの受精卵からの人口飼育により、イモリのTTXが外因性であることを証明し、Toxiconに報告した。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種の15Nラベル体を合成して、有毒藍藻に投与して初めてこれらが前駆体であることを直接的に証明した。また、初めてのシャント経路を見いだした。これらは、Chem. Eur. J.およびScientific Reportsに掲載された。このことから順調に研究が進行したと考えている。
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| 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。関連化合物は非常に微量であることが考えられるが、微量でも純度がよければNMR解析は可能と思われるので、純度よく単離し、MS/MSなどの情報からも構造情報を得る。また構造が得られたら、どのような前駆体が考えられるのか、考察する。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、これまで生合成経路の一部は明らかになったが、三環になる反応やそれ以降については解明されていない。そこで、予測される中間体をさらに合成して、毒生産生物における存在を調べ、さらに安定同位元素ラベル体を調製し、取り込み実験を行なう。また、有毒藍藻の細胞破砕液に、これまで合成できた生合成中間体を加えて、in vitroの反応で生成する化合物を単離、構造決定し、生合成経路解明に用いる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究ではLC／MS装置を使用するが、本装置のコンプレッサーやスプレーニードルは、消耗するので修理や交換が必要である。しかし、本年度は、順調に稼働続けたので、修理、交換の必要がなかった。しかし、その分次年度で修理、交換の必要が出てくることが予想される。そのため、その分を次年度に使用する額とした。
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| 次年度使用額の使用計画 |
本研究で使用するLC／MS装置のコンプレッサーやスプレーニードルのメンテナンスや修理、交換が必要と思われるので、それに使用する計画を立てている。
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