2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15H04546
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
酒井 隆一 北海道大学, 水産科学研究科(研究院), 教授 (20265721)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東田 千尋 富山大学, 和漢医薬学総合研究所, 准教授 (10272931)
及川 雅人 横浜市立大学, 生命ナノシステム研究科, 教授 (70273571)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | シナプス受容体 / 毒素 / 海綿 / ホヤ / 海洋天然物 / 生理活性物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、海洋生物より、複雑な神経機能の解明・神経疾患治療薬の開発に資する物質を見出すことを目的としている．まず活性物質を探索するため、自動行動解析装置を用いたマウス行動アッセイと網羅的解析を組み合わせた抽出物のスクリーニングを行った。その結果、パラオ産のホヤから新規の活性物質メルパラジン類を得たほか、軟サンゴからもこれまでにない新規活性化合物を単離した。また、函館産のホヤ及び海綿より新規の活性物質を得た。またパラオ産海綿に含まれる神経活性未知の海洋天然物について、脳室内投与後テールサスペンジョンテスト（TST)を行うことで活性を評価し、さらに受容体のスクリーニングを行ったところ、それらの化合物がセロトニン受容体に結合することが分かった。また、培養神経の損傷修復試験において活性を示したパラオ産海綿より神経修復作用を示す化合物が見出された。またその化合物の小スケールでの合成にも成功した。この結果より、海洋生物に含まれる成分が神経修復物質の有望な探索源であることが立証された。ポリアミンを含むアーキュレイン類（ACU）の発現系を構築し、大腸菌を用いた発現実験を行った結果、ペプチド部の小規模での発現に成功した。またACUの作用機構を調べ、ACUが細胞膜にリン脂質選択的に結合することが分かった。海綿毒素ソリテシジン（SOR）の精製に成功し、高純度試料でその作用を詳しく調べたところSORは細胞やマウスに対してジフテリア毒素よりも強力な毒性を示すことが明らかとなり、海洋天然物中最強の毒素であることが示唆された。また、SOR遺伝子のクローニングを行い、配列を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
27年度の研究で、これまでの研究で見出している活性物質HDDA, メルパラジン類の構造研究と活性評価を概ね終了させ、現在論文執筆中である。ACUの研究は、小スケールでの発現実験に成功し、想定通りの進捗であるが、大量発現に難航している。一方でACUの作用機構が細胞膜に対する特異的な作用であることを解明し現在論文執筆中である。海綿の毒素ソリテシジン（SOR）の研究では、全遺伝子の配列、そしてアミノ酸配列解析に成功した他、精製にも成功、詳細な毒性の評価を行うことができ、予定通りである。単離と毒性に関する論文を執筆中である。より効率的に活性物質を探索する為自動化マウス行動テストおよび網羅的な抽出物の評価を行い、新規化合物を含む活性物質の発見に成功し、予定通りに進捗している。アルツハイマー病をはじめとする損傷神経細胞の修復能を持つ化合物の探索では、本研究中最もチャレンジ性の大きなテーマであるにもかかわらず、神経修復作用を示す化合物を1種見出すことができ、予想以上の進捗である。全体として申請時の目標はほぼ達成したといえる。しかし、難航する部分もあるのでその点は本年度の研究で改良を加える予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は当初の予定通り順調に進行しており、一部では予想以上に進捗している部分もある。特に、海洋生物に含まれる高分子(タンパク質）の生理活性成分の研究ではこれまでに予想しなかった新しい生理活性物質の世界が展開する可能性を示唆する結果を得ている。これらのテーマを今後推進し、2次代謝物としての生理活性タンパク質という新しい研究カテゴリーを作ってゆきたい。低分子の生理活性物質についても目論見どおり、非常に興味深い活性を示す化合物を見出している。特に神経修復物質に関しては、応用面でも大きく期待できるので、今後はマウスに対する活性の評価や、大量合成、類縁体の合成などを視野に入れて推進するとともに、同様な活性を持つ化合物の発見も推進してゆく予定である。本研究では生物検定と機器分析を組み合わせたアプローチでこれまで発見が困難であった神経に作用する天然物を探索しているが、今後はLC/MSを使った網羅的な手法を組み合わせることでより効率的に生理活性物質を見出す手法を開発してゆきたい。現在ACUの発現実験において、大量スケールでの発現実験が困難であるという問題点がある。同じ発現系で分子量1万程度のタンパク質は効率よく発現するが分子量5000程度のAcuPepの発現の効率は極めて悪い。現時点で計画の変更は考えていないが、より効率的な発現システムの構築を目指すとともに、天然のACU類について類縁体の探索を行い、構造・活性相関を調べることで目標を達成することも視野に入れ研究を進めてゆく予定である。
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Research Products
(4 results)
