珪藻が生産する記憶喪失性貝毒ドウモイ酸の生合成経路の解明及び生合成遺伝子の同定

一部の珪藻類や紅藻類が生産するドウモイ酸（DA）は、哺乳動物の脳に発現するイオンチャネル型グルタミン酸受容体（iGluR）の強力なアゴニスト活性を有し、記憶喪失などの症状を引き起こす。近年、温暖化によりDA生産珪藻が大量繁殖し、DAの生合成は生態系へのリスクの点から注目されている。また、その特異な生理活性から、神経生理学の分野では研究用試薬として多用されている。本年度ははじめに、前年度に合成を達成した数種のDA類縁体の生物活性評価と、iGluRとのドッキングシミュレーションを行い、構造活性相関について調べた。生物活性評価にはマウスへの脳室内投与試験を採用し、行った。その結果、合成した類縁体のうち7’位にカルボニル基を有する類縁体を投与したマウスにおいて、激しい痙攣やスクラッチングなどの症状がみられた。次に、類縁体とiGluRとの結合様式について調べるため、iGluRのカイニン酸型受容体Gluk1とのドッキングシミュレーションを行った。結合モデルを確認すると、7’位のカルボニル酸素が受容体の489番目のチロシンのアミド窒素と水素結合を形成していた。このことから、7’位のカルボニル基が活性発現に重要であるという、生物活性試験の結果が理論的にも支持された。今年度はさらに、代表的なDA生産珪藻であるNitzschia navis-varingicaからDAの生合成遺伝子の同定を試みた。委託によりN. navis-varingicaの全ゲノム解析、ORFの予測を行い、すでに報告されているカイノイド生合成酵素とのBLASTP相同性検索を行った。しかし、N. navis-varingicaのDA生合成遺伝子と推定される遺伝子は検出されなかった。相同性を指標とした探索は困難であることが予想されたため、今後はDA生産時期のN. navis-varingicaのRNAseqを行う必要がある。

一部の珪藻類や紅藻類が生産するドウモイ酸（DA）は、哺乳動物の脳に発現するイオンチャネル型グルタミン酸受容体（iGluR）の強力なアゴニスト活性を有し、記憶喪失などの症状を引き起こす。近年、温暖化によりDA生産珪藻が大量繁殖し、DAの生合成は生態系へのリスクの点から注目されている。また、その特異な生理活性から、神経生理学の分野では研究用試薬として多用されている。本年度ははじめに、前年度に合成を達成した数種のDA類縁体の生物活性評価と、iGluRとのドッキングシミュレーションを行い、構造活性相関について調べた。生物活性評価にはマウスへの脳室内投与試験を採用し、行った。その結果、合成した類縁体のうち7’位にカルボニル基を有する類縁体を投与したマウスにおいて、激しい痙攣やスクラッチングなどの症状がみられた。次に、類縁体とiGluRとの結合様式について調べるため、iGluRのカイニン酸型受容体Gluk1とのドッキングシミュレーションを行った。結合モデルを確認すると、7’位のカルボニル酸素が受容体の489番目のチロシンのアミド窒素と水素結合を形成していた。このことから、7’位のカルボニル基が活性発現に重要であるという、生物活性試験の結果が理論的にも支持された。今年度はさらに、代表的なDA生産珪藻であるNitzschia navis-varingicaからDAの生合成遺伝子の同定を試みた。委託によりN. navis-varingicaの全ゲノム解析、ORFの予測を行い、すでに報告されているカイノイド生合成酵素とのBLASTP相同性検索を行った。しかし、N. navis-varingicaのDA生合成遺伝子と推定される遺伝子は検出されなかった。相同性を指標とした探索は困難であることが予想されたため、今後はDA生産時期のN. navis-varingicaのRNAseqを行う必要がある。