新潟大学農学部（生物有機化学分野）の佐藤努教授・上田大次郎助教、同大学⻭学部の柿原嘉人助教、農学部の原崇准教授、国立科学博物館の山田格博⼠・田島木綿子博⼠らの共同研究グループは、マッコウクジラ由来の「幻の高級香料・漢方薬」である⿓涎香の人工的な合成系を確立して、⾻代謝改善とアルツハイマー病の薬剤につながる可能性がある新しい薬理活性を発見しました。⿓涎香を香料や薬剤等として利用するための新たな道を拓く成果です。
本成果は、2020 年 11 月 12 日付で、Scientific Reports 誌に掲載されました。
【本研究成果のポイント】
● 微生物の酵素を人工的に改変して創出したアンブレイン合成酵素によって、アンブレイン（⿓涎香の主成分）の効率的な酵素合成法を確立しました。
● アンブレインから⿓涎香の香気成分への効率的な化学変換に成功しました。
● ⾻代謝改善とアルツハイマー病予防に働く可能性があるアンブレインの新しい薬理活性を発見しました。
I．研究の概要
まず、細菌の酵素を改変することにより、アンブレインを大量生産するための「アンブレイン合成酵素」を創出しました。アンブレインの収率は、以前報告されたものの約 20 倍向上できました。次に、アンブレインから⿓涎香の香気成分への効率的な化学変換系を確立しました。香気成分の収率は、既知の方法や天然の⿓涎香の約 8～15 倍でした。光増感剤の種類によって、香り成分の比率が異なっており、反応条件によって「人工⿓涎香」の香りを変えることができることが示唆されました。最後に、酵素合成したアンブレインを用いて、破⾻細胞の分化促進とアミロイドβ誘導性神経細胞死の抑制という 2 つの新しい薬理活性を見出しました。今後、⾻代謝改善とアルツハイマー病予防に働く薬剤の開発につながる可能性があります。
生合成経路が不明な希少天然物、アンブレインを研究室内で創出した酵素を使った人工生合成経路で合成し、その合成効率を飛躍的に高めることができました。
[画像: https://prtimes.jp/i/47048/171/resize/d47048-171-601464-0.jpg ]
II．今後の展開
本研究基盤は、⿓涎香を香料や薬剤等として利用するための新たな道を拓く成果です。加えて、天然を凌ぐ薬理活性や香りを持つ「人工⿓涎香」の創出にもつながるものであり、現在、さらなる成果創出に向けた産学連携・異分野融合の共同研究を進めています。
III．研究成果の公表
論文タイトル：Construction of an artificial system for ambrein biosynthesis and investigation of some biological activities of ambrein
著者：Yota Yamabe1#, Yukina Kawagoe1#, Kotone Okuno1, Mao Inoue1, Kanako Chikaoka1, Daijiro Ueda1, Yuko Tajima2, Tadasu K Yamada2, Yoshito Kakihara3*, Takashi Hara1* and Tsutomu Sato1*
1 Department of Agriculture, Faculty of Agriculture, and Graduate School of Science and Technology, Niigata University, 8050 Ikarashi-2, Nishi-ku, Niigata, Japan
2 Department of Zoology, National Museum of Nature and Science, Tsukuba, Ibaraki, 4-1-1Amakubo, Japan
3 Division of Dental Pharmacology, Faculty of Dentistry & Department of Tissue Regeneration and Reconstruction, Niigata University Graduate School of Medical and Dental Sciences, 2-5274 Gakkocho-dori, Chuo-ku, Niigata, 951-8514, Japan.
#These authors contributed equally to this work.
*) Corresponding authors
掲載：Scientific Reports volume 10, Article number: 19643 (2020)
doi: 10.1038/s41598-020-76624-y
＜サポート＞
本研究は、2017～2018 年度 U-go グラント（学内の異融合研究プロジェクト）、科学研究費補助事業・基盤研究 B（課題番号 18H02145）・挑戦的研究（萌芽）（課題番号 19K22273）・新学術領域研究「生合成リデザイン」（課題番号 19H04648）・研究活動スタート支援（課題番号19K23663）によって実施されました。
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本成果は、2020 年 11 月 12 日付で、Scientific Reports 誌に掲載されました。
【本研究成果のポイント】
● 微生物の酵素を人工的に改変して創出したアンブレイン合成酵素によって、アンブレイン（⿓涎香の主成分）の効率的な酵素合成法を確立しました。
● アンブレインから⿓涎香の香気成分への効率的な化学変換に成功しました。
● ⾻代謝改善とアルツハイマー病予防に働く可能性があるアンブレインの新しい薬理活性を発見しました。
I．研究の概要
まず、細菌の酵素を改変することにより、アンブレインを大量生産するための「アンブレイン合成酵素」を創出しました。アンブレインの収率は、以前報告されたものの約 20 倍向上できました。次に、アンブレインから⿓涎香の香気成分への効率的な化学変換系を確立しました。香気成分の収率は、既知の方法や天然の⿓涎香の約 8～15 倍でした。光増感剤の種類によって、香り成分の比率が異なっており、反応条件によって「人工⿓涎香」の香りを変えることができることが示唆されました。最後に、酵素合成したアンブレインを用いて、破⾻細胞の分化促進とアミロイドβ誘導性神経細胞死の抑制という 2 つの新しい薬理活性を見出しました。今後、⾻代謝改善とアルツハイマー病予防に働く薬剤の開発につながる可能性があります。
生合成経路が不明な希少天然物、アンブレインを研究室内で創出した酵素を使った人工生合成経路で合成し、その合成効率を飛躍的に高めることができました。
アンブレインの生合成においては、真の生産者のみならず天然由来の生合成酵素も未だ特定されておりません。本研究は、生合成遺伝子の利用の適用が困難な天然物を異なる生合成酵素のデザインから創出したことに大きな意義を持ちます。
[画像: https://prtimes.jp/i/47048/171/resize/d47048-171-601464-0.jpg ]
II．今後の展開
本研究基盤は、⿓涎香を香料や薬剤等として利用するための新たな道を拓く成果です。加えて、天然を凌ぐ薬理活性や香りを持つ「人工⿓涎香」の創出にもつながるものであり、現在、さらなる成果創出に向けた産学連携・異分野融合の共同研究を進めています。
III．研究成果の公表
論文タイトル：Construction of an artificial system for ambrein biosynthesis and investigation of some biological activities of ambrein
著者：Yota Yamabe1#, Yukina Kawagoe1#, Kotone Okuno1, Mao Inoue1, Kanako Chikaoka1, Daijiro Ueda1, Yuko Tajima2, Tadasu K Yamada2, Yoshito Kakihara3*, Takashi Hara1* and Tsutomu Sato1*
1 Department of Agriculture, Faculty of Agriculture, and Graduate School of Science and Technology, Niigata University, 8050 Ikarashi-2, Nishi-ku, Niigata, Japan
2 Department of Zoology, National Museum of Nature and Science, Tsukuba, Ibaraki, 4-1-1Amakubo, Japan
3 Division of Dental Pharmacology, Faculty of Dentistry & Department of Tissue Regeneration and Reconstruction, Niigata University Graduate School of Medical and Dental Sciences, 2-5274 Gakkocho-dori, Chuo-ku, Niigata, 951-8514, Japan.
#These authors contributed equally to this work.
*) Corresponding authors
掲載：Scientific Reports volume 10, Article number: 19643 (2020)
doi: 10.1038/s41598-020-76624-y
＜サポート＞
本研究は、2017～2018 年度 U-go グラント（学内の異融合研究プロジェクト）、科学研究費補助事業・基盤研究 B（課題番号 18H02145）・挑戦的研究（萌芽）（課題番号 19K22273）・新学術領域研究「生合成リデザイン」（課題番号 19H04648）・研究活動スタート支援（課題番号19K23663）によって実施されました。
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