マイトトキシンなどの大型海洋天然物の機能解明

阐明线粒体毒素等大型海洋天然产物的功能

基本信息

批准号：
06240208
负责人：
村田道雄
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

昨今、従来の天然物の範疇を越えるマイトトキシン、ゾ-ザンテラトキシン、パリトキシンのような海洋大型分子が注目を集めている。これら大型分子は、非常に強力な生物活性を有しており、その作用機構は薬物等の低分子とは本質的に異なることが予想され、これを解明すれば生命科学の研究に新たな視点を加えることができる。しかし、化学的方法による誘導や変換がを行なうにはあまりに分子が複雑すぎること(および十分量の天然物試料が入手できないこと)などの理由により研究は進んでいない。本研究では、これらの問題点を解決してマイトトキシンなどの大型天然物の作用機構を解明するために、まず精密な3次元構造を決定し、それに基づく実験方法の開発を行なった。筆者は東北大学と共同で、NMRを用いた鎖状部分の立体構造解析を行なった結果、親水性の分子前半部分(C1-C81)については、準安定な回転異性体が多数存在し一定の3次元構造をとらないと推定されたが、疎水性の高い後半部分(C82-C134,R環-F環)は直線的な配座をとると考えられた。この全長約45Åの疎水性部分は細胞膜を貫通するのに十分な長さを有し、ブレベトキシンやシガトキシンなどの膜蛋白(電位依存性Na^+チャネル)に作用するポリエーテルと類似した構造を有する。そこで、この疎水性部位と高い構造類似性を持つブレベトキシンBを用いて薬理学的検討を行なった結果、1-30μg/mlの範囲で用量依存的にマイトトキシンの活性を阻害し、最大でコントロールに対して約80%の抑制を示した。これは、マイトトキシンのターゲット分子上の結合部位にブレベトキシンBが結合して拮抗的に阻害した可能性を示唆する。

近年来，丝裂毒素、马铃薯毒素、海藻毒素等超出天然产物常规范畴的海洋大分子引起了人们的关注。这些大分子具有非常强的生物活性，其作用机制有望与药物等小分子有本质的不同，这将为生命科学研究提供新的视角。然而，研究尚未取得进展，因为这些分子太复杂，无法通过化学方法诱导或转化（并且因为没有足够的天然产物样品）。在本研究中，为了解决这些问题并阐明线粒体毒素等大型天然产物的作用机制，我们首先确定了精确的三维结构，并基于此开发了实验方法。作者与东北大学合作，利用NMR分析了链部分的三维结构，发现亲水性分子的前半部分（C1-C81）具有许多亚稳态旋转异构体，并且具有一定程度的稳定性，尽管据估计。由于它不具有三维结构，因此高度疏水的后半部分（C82-C134，R环-F环）被认为具有线性构象。这个总长度约为 45 Å 的疏水部分足够长，可以穿透细胞膜，其结构类似于作用于膜蛋白（电压依赖性 Na^+ 通道）的聚醚，例如短尾毒素和雪卡毒素。因此，我们利用与该疏水位点结构高度相似的短尾毒素B进行了药理研究，发现它在1-30 μg/ml范围内以剂量依赖性方式抑制丝裂毒素活性，甚至控制了丝裂霉素的活性。丝裂霉素的活性最大显示出约80%的抑制。这表明短尾毒素 B 可能与丝裂霉素靶分子上的结合位点结合并竞争性抑制它。