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

2016 年度 実績報告書

• 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 / LC/MS / グアニジン

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２種の環構造を有する、微量の新規の環状グアニジン化合物を合計6種を単離、構造決定した。2種はTTXがモノテルペン由来であることを支持する構造を有し、他の4種はシャント化合物ではないかと考えた。また、これらの化合物が、日本、中国、米国の有毒イモリの6種に存在するかどうかをLC/MSで調べ、ほとんどが存在したため、これらの化合物はイモリにおけるTTX前駆体である可能性を示唆した。
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-C’2を化学合成して、LC/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、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い、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。本研究では、さらに生合成経路でInt-C’2とC1/C2の間に存在すると考えられる化合物を、前述の15N体の取り込み実験をLC/MSにて精査し、Int-C’2の酸化物および３環性化合物の存在を推定し、新たな生合成経路を推定した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28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] Institute of Legal Medicine/University of Frankfurt/-(Germany)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Institute of Legal Medicine/University of Frankfurt/-
• [国際共同研究] Facultad de Bioquimica,Quimica,Farmacia/Universidad Nacional de Tucuma'n/-(アルゼンチン)
  • 国名: アルゼンチン
  • 外国機関名: Facultad de Bioquimica,Quimica,Farmacia/Universidad Nacional de Tucuma'n/-
• [雑誌論文] A new sarasinoside congener, sarasinoside M2, from a marine sponge collected in the Solomon Islands (2017)
  • 著者名/発表者名: Clyde Gorapava Puilingi, Yuta Kudo, Yuko Cho, Keiichi Konoki, and Mari Yotsu-Yamashita*
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 81 ページ: 222-225
  • DOI: 10.1080/09168451.2016.1246172
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inhibition of veratridine-induced delayed inactivation of the voltage-sensitive sodium channel by synthetic analogs of crambescin B, (2017)
  • 著者名/発表者名: Tadaaki Tsukamoto, Yukie Chiba, Atsuo Nakazaki, Yuki Ishikawa, Yoshiki Nakane, Yuko Cho, Mari Yotsu-Yamashita, Toshio Nishikawa, Minoru Wakamori, and Keiichi Konoki,*
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 巻: 27 ページ: 1247-1251
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2017.01.054
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis and identification of key biosynthetic intermediates for the formation of the tricyclic skeleton of saxitoxin (2017)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Tsuchiya, Yuko Cho, Renpei Yoshioka, Keiichi Konoki, Kazuo Nagasawa, Yasukatsu Oshima, and Mari Yotsu-Yamashita*
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1002/anie.201612461
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biosynthetic route towards saxitoxin and shunt pathway (2016)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Tsuchiya, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Kazuo Nagasawa, Yasukatsu Oshima and Mari Yotsu-Yamashita,*
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 ページ: -
  • DOI: 10.1038/srep20340
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The praying mantis (Mantodea) as predator of the poisonous red-spotted newt Notophthalmus viridescens (Amphibia: Urodela: Salamandridae) (2016)
  • 著者名/発表者名: Dietrich Mebs*, Mari Yotsu-Yamashita and Osamu Arakawa
  • 雑誌名: Chemoecology 巻: 26 ページ: 121-126
  • DOI: 10.1007/s00049-016-0211-3
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spectroscopic and structural investigation on intermediates species structurally associated to the tricyclic bisguanidine compound and to the toxic agent, saxitoxin (2016)
  • 著者名/発表者名: Davide Romani, Shigeki Tsuchiya, Mari Yotsu-Yamashita, Silvia A. Brandon*
  • 雑誌名: Journal of Molecular Structure 巻: 1119 ページ: 25-38
  • DOI: 10.1016/j.molstruc.2016.04.039
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cyclic Guanidine Compounds From Newts Support the Hypothesis that Tetrodotoxin is Derived From Monoterpene (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuta Kudo, Takeshi Yasumoto, Dietrich Mebs, Yuko Cho, Keiichi Konoki, and Mari Yotsu-Yamashita*
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 ページ: 8728-8731
  • DOI: 10.1002/ange.201602971.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of carbon chain length in acyl coenzyme A on the efficiency of enzymatic transformation of okadaic acid to 7-O-acyl okadaic acid (2016)
  • 著者名/発表者名: Sachie Furumochi, Tatsuya Onoda, Yuko Cho, Haruhiko Fuwa, Makoto Sasaki, Mari Yotsu-Yamashita, and Keiichi Konoki*
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. Lett. 巻: 26 ページ: 2992-2996
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2016.05.027
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The voltage-gated sodium ion channel inhibitory activities of a new tetrodotoxin analogue, 4,4a-anhydrotetrodotoxin, and three other analogues evaluated by colorimetric cell-based assay (2016)
  • 著者名/発表者名: Shogo Saruhashi, Keiichi Konoki, and Mari Yotsu-Yamashita*
  • 雑誌名: Toxicon 巻: 119 ページ: 72-76
  • DOI: 10.1016/j.toxicon.2016.05.012
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Asymmetric synthesis of crambescin A_C carboxylic acids and their inhibitory activity on voltage-gated sodium channels (2016)
  • 著者名/発表者名: Atsuo Nakazaki, Yoshiki Nakane, Yuki Ishikawa, Mari Yotsu-Yamashita and Toshio Nishikawa*
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 14 ページ: 5304-5309
  • DOI: 10.1039/c6ob00914j
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two Cytochrome P450 Monooxygenases Catalyze Early Hydroxylation Steps in the Potato Steroid Glycoalkaloid Biosynthetic Pathway (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Umemoto*, Masaru Nakayasu, Kiyoshi Ohyama, Mari Yotsu-Yamashita, Masaharu Mizutani, Hikaru Seki, Kazuki Saito, and Toshiya Muranaka
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 171 ページ: 2458-2467
  • DOI: 10.1104/pp.16.00137
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Total Synthesis of 11-Saxitoxinethanoic Acid and Evaluation of its Inhibitory Activity on Voltage-gated Sodium Channels (2016)
  • 著者名/発表者名: Chao Wang; Mana Oki, Toru Nishikawa, Daisuke Harada, Mari Yotsu-Yamashita and Kazuo Nagasawa*
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 ページ: 11600-11603
  • DOI: 10.1002/anie.201604155
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Diastereoselective Ring-Closing Metathesis as a Means to Construct Medium-Sized Cyclic Ethers: Application to the Synthesis of a Photoactivatable Gambierol Derivative (2016)
  • 著者名/発表者名: Yu Onodera, Kazuaki Hirota, Yuto Suga, Keiichi Konoki, Mari Yotsu-Yamashita, Makoto Sasaki, and Haruhiko Fuwa*
  • 雑誌名: J. Org. Chem. 巻: 81 ページ: 8234-8252
  • DOI: 10.1021/acs.joc.6b01302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Column switching combined with hydrophilic interaction chromatography-tandem mass spectrometry for the analysis of saxitoxin analogues, and their biosynthetic intermediates in dinoflagellates (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuko Cho*, Shigeki Tsuchiya, Renpei Yoshioka, Takuo Omura, Keiichi Konoki, Yasukatsu Oshima, Mari Yotsu-Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Chromatography A 巻: 1474 ページ: 109-120
  • DOI: 10.1016/j.chroma.2016.10.065
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tetrodotoxin concentrations in rough-skinned newts,;Taricha granulosa, from populations of their northern distribution range. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mebs, D.,* M. Yotsu-Yamashita, J. Ream, B. K. Zajac & R. Zehner
  • 雑誌名: Salamandra 巻: 52 ページ: 255-260
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] モヨウフグ(Arothron)属3種およびオキナワフグ(Chelonodon patoca)血漿中のテトロドトキシン類とPSTBP類似タンパク質の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長岡佑真、村本光二、長由扶子、此木敬一、○山下まり
  • 学会等名: 平成29年度日本水産学会春季大会
  • 発表場所: 東京海洋大学品川キャンパス（東京都品川区）
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-28
• [学会発表] 渦鞭毛藻Alexandrium tamarense有毒、無毒株比較研究、推定STX生合成酵素SxtAの免疫化学的手法によるタンパク発現解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: ○長 由扶子・土屋成輝・日出間志寿 大村卓朗・小池一彦・及川 寛・此木敬一・大島泰克・山下まり
  • 学会等名: 平成29年度日本水産学会春季大会
  • 発表場所: 東京海洋大学品川キャンパス（東京都品川区）
  • 年月日: 2017-03-27 – 2017-03-27
• [学会発表] 記憶喪失性貝毒ドウモイ酸新規関連化合物の探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: ○海老根 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: 日本農芸化学会大会2017
  • 発表場所: 京都女子大（京都府京都市）
  • 年月日: 2017-03-20 – 2017-03-20
• [学会発表] 有毒藍藻 Anabaena circinalis(TA04)からの未知麻痺性貝毒サキシトキシン類縁体の探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: ○美野輪 高之、長 由扶子、土屋 成輝、此木 敬一、大島 泰克、山下 まり
  • 学会等名: 日本農芸化学会大会2017
  • 発表場所: 京都女子大（京都府京都市）
  • 年月日: 2017-03-20 – 2017-03-20
• [学会発表] フグにおける新規テトロドトキシン関連化合物の探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: ○上山 望、杉本 敬太、長 由扶子、此木 敬一、山下 まり
  • 学会等名: 日本農芸化学会大会2017
  • 発表場所: 京都女子大（京都府京都市）
  • 年月日: 2017-03-20 – 2017-03-20
• [学会発表] クロイソカイメン共生菌が生産する新規有毒二次代謝産物の探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: ○菊池 颯、岡田 華弥、長 由扶子、山下 まり、此木 敬一
  • 学会等名: 日本農芸化学会大会2017
  • 発表場所: 京都女子大（京都府京都市）
  • 年月日: 2017-03-19 – 2017-03-19
• [学会発表] ベラトリジンによる電位依存性ナトリウムチャネルの不活性化遅延作用に対するクランベシンB類縁体の抑制効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: ○塚本匡顕、千葉雪絵、中崎敦夫、石川裕生、中根嘉祈、長由扶子、西川俊夫、山下まり、此木敬一
  • 学会等名: ベラトリジンによる電位依存性ナトリウムチャネルの不活性化遅延作用に対するクランベシンB類縁体の抑制効果
  • 発表場所: 京都女子大（京都府京都市）
  • 年月日: 2017-03-18 – 2017-03-18
• [学会発表] Prediction of biosynthetic pathways of tetrodotoxin and saxitoxin on the basis of the structures of their intermediates (2016)
  • 著者名/発表者名: ○Mari Yotsu-Yamashita, Yuta Kudo, Shigeki Tsuchiya, Yuko Cho, and Keiichi Konoki
  • 学会等名: 8th US-Japan symposium 21st century innovations in Natural Products
  • 発表場所: University of Hawaii Cancer center, Hawaii Honolulu USA
  • 年月日: 2016-11-14 – 2016-11-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] トラフグ属(Takifugu)以外の属のフグ血漿中のPSTBP類似タンパク質 (2016)
  • 著者名/発表者名: ○長岡 佑真、村本 光二、長 由扶子、此木 敬一、山下 まり
  • 学会等名: 日本農芸化学会東北支部第151回大会
  • 発表場所: 山形大学農学部（山形県鶴岡市）
  • 年月日: 2016-10-09 – 2016-10-09
• [学会発表] 麻痺性貝毒生合成中間体の同定と生合成経路の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: ○土屋成輝, 長由扶子, 吉岡廉平, 美野輪高之,此木敬一, 長澤和夫, 大島泰克, 山下まり
  • 学会等名: 第58回天然有機化合物討論会
  • 発表場所: 東北大学百周年記念会館川内萩ホール(宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-09-14 – 2016-09-16
• [学会発表] A new sarasinoside from marine sponge Melophlus sarasinorum collected in the Solomon Islands (2016)
  • 著者名/発表者名: ○Clyde Gorapava Puilingi, Yuta Kudo, Keiichi Konoki, Yuko Cho and Mari Yotsu-Yamashita
  • 学会等名: Tohoku University Campus Asia Summer School
  • 発表場所: 東北大学理学研究科(宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-08-18 – 2016-08-19
  • 国際学会
• [学会発表] Screening of the biosynthetic intermediates of paralytic shellfish toxins using stable isotope-labeled precursors (2016)
  • 著者名/発表者名: ○Shigeki Tsuchiya, Yuko Cho, Keiichi Konoki, and Mari Yotsu-Yamashita
  • 学会等名: Tohoku University Campus Asia Summer School
  • 発表場所: 東北大学理学研究科(宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-08-18 – 2016-08-19
  • 国際学会
• [学会発表] 麻痺性貝毒生合成経路及び生合成中間体の排出経路の推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土屋 成輝, 長 由扶子, 此木 敬一, 長澤 和夫, 大島 泰克, 山下 まり
  • 学会等名: 第63回トキシンシンポジウム
  • 発表場所: 山形県天童市
  • 年月日: 2016-07-14 – 2016-07-14
  • 招待講演
• [学会発表] 電位依存性ナトリウムチャネルに対するテトロドトキシンおよび類縁体の阻害活性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 塚本匡顕・千葉雪絵・安立昌篤・榊原 良・所 聖太・今津拓也・佐竹佳樹・;長 由扶子・西川俊夫・山下まり・◯此木敬一
  • 学会等名: 化学生態学研究会
  • 発表場所: 北海道函館市
  • 年月日: 2016-07-01 – 2016-07-02
• [学会発表] 新規麻痺性貝毒生合成関連化合物の合成と同定 (2016)
  • 著者名/発表者名: ○土屋成輝、長由扶子、吉岡廉平、此木敬一、長澤和夫、大島泰克、山下まり
  • 学会等名: 第27回万有仙台シンポジウム
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-06-25 – 2016-06-25
• [備考] 東北大学大学院農学研究科天然物生命化学分野
  • URL: http://www.agri.tohoku.ac.jp/bukka/index-j.html
• [備考] LaboratoryofBioorganicChemistryofNaturalProducts
  • URL: http://www.agri.tohoku.ac.jp/bukka/English%20Version.htm