天 然 資 源 の 多 様 化 に よ る 医 薬 品 シ ー ド 化 合 物 の 探 索 D i s c o v e r y o f N o v e l M e d i c i n a l S e e d s b y D i v e r s i f i c a t i o n o f N a t u r a l
R e s o u r c e s
平 成 2 7 年 度 入 学 鎌 内 等 ( K a m a u c h i , H i t o s h i ) 指 導 教 員 小 山 清 隆
2 0 1 5 年 に ノ ー ベ ル 医 学 生 理 学 賞 を 受 賞 し た 大 村 , C a m p b e l l ら に
よ る イ ベ ル メ ク チ ン の 開 発 と , T u ら に よ る ア ル テ ミ シ ニ ン の 開 発 の よ う に 天 然 資 源 か ら は , 複 雑 か つ 多 様 な 化 学 構 造 を 持 つ 医 薬 品 シ ー ド 化 合 物 が 見 出 さ れ て い る . し か し , 天 然 資 源 の 枯 渇 や , 1 9 9 3 年 に 締 結 し た 生 物 多 様 性 条 約 な ど に よ り , 天 然 か ら の 医 薬 品 シ ー ド 化 合 物 の 発 見 は 困 難 に な り つ つ あ る .
そ の 中 で , 創 薬 資 源 と し て 真 菌 類 は 魅 力 的 で あ る . 真 菌 類 は 同 一 菌 種 で も 異 な る 環 境 に 生 息 す る 「 生 息 環 境 多 様 性 」 や , 生 産 さ れ る 二 次 代 謝 産 物 の「 構 造 多 様 性 」が 豊 富 な 点 で 他 の 資 源 よ り も 特 徴 的 で あ る . 当 研 究 室 で は 真 菌 類 を 使 っ た 新 規 医 薬 品 シ ー ド 化 合 物 探 索 の 一 環 と し て , 海 洋 由 来 真 菌 , キ ノ コ , 発 酵 天 然 物 な ど と い っ た 天 然 資 源 か ら 成 分 探 索 研 究 を 行 っ て お り , 構 造 多 様 性 に 富 ん だ 新 規 化 合 物 を 報 告 し て き た .
1 – 4 )本 研 究 で は 新 た な 創 薬 資 源 を 開 発 す る に あ た り , 「 生 息 環 境 多 様
性 」 や 二 次 代 謝 産 物 の 「 構 造 多 様 性 」 と い っ た 海 洋 由 来 真 菌 の 持 つ
多 様 性 に 対 し , 培 養 環 境 の 改 変 と 二 次 代 謝 産 物 の 化 学 変 換 に よ る
更 な る 多 様 化 を 導 入 し た . こ の 複 合 的 な 新 し い 創 薬 資 源 か ら 新 規
生 物 活 性 化 合 物 の 探 索 を 行 っ た .
1 . 培 地 成 分 を 変 更 し た 海 洋 由 来 真 菌 か ら の メ ラ ニ ン 産 生 抑 制 化 合 物 の 探 索
2 0 0 5 年 1 1 月 千 葉 県 一 松 海 岸 に て 採 取 し た 海 草 よ り 単 離 し た 海 洋
由 来 真 菌 E u r o t i u m r u b r u m ( M P U C 1 3 6 ) は 水 分 活 性 の 低 い 環 境 を 好 む 好 乾 性 カ ビ の 一 種 で あ る . 本 菌 は 好 乾 性 カ ビ で あ り な が ら 海 洋 よ り 単 離 さ れ た 点 で , 生 息 環 境 に 多 様 性 が あ る .
そ こ で , E . r u b r u m を C z a p e k - D o x 寒 天 培 地 と 麦 培 地 で そ れ ぞ れ 培
養 し , C H C l
3で 抽 出 し た と こ ろ , 両 抽 出 エ キ ス の 含 有 成 分 に 顕 著 な
違 い が 確 認 さ れ た . ま た , 麦 培 地 で 培 養 し た 抽 出 エ キ ス は B 1 6
m e l a n o m a 細 胞 を 用 い た メ ラ ニ ン 産 生 抑 制 試 験 に お い て , C z a p e k -
D o x 培 地 で 培 養 し た 抽 出 よ り も 強 い 抑 制 活 性 を 示 し た ( F i g . 1 ) .
麦 培 地 で 培 養 し た E . r u b r u m C H C l
3抽 出 エ キ ス に つ い て メ ラ ニ ン 産 生 抑 制 活 性 を 指 標 と し た 分 離 を 行 い , 9 種 の 化 合 物 を 単 離 し た . 単 離 し た 化 合 物 に 対 し , N M R , M S 等 の 各 種 ス ペ ク ト ル デ ー タ を 用 い た 構 造 解 析 に よ り , 新 規 ジ ケ ト ピ ペ ラ ジ ン 化 合 物 1 の 構 造 を 決 定 し , 2 – 9 の 既 知 化 合 物 を 同 定 し た ( F i g . 2 ) .
得 ら れ た 化 合 物 と 合 成 し た ジ ケ ト ピ ペ ラ ジ ン 化 合 物 1 0 に つ い て メ ラ ニ ン 産 生 抑 制 活 性 を 評 価 し た . そ の 結 果 2 – 4 に メ ラ ニ ン 産 生 抑 制 活 性 が 認 め ら れ た . さ ら に プ レ ニ ル 基 の 位 置 及 び 数 が 活 性 発 現 に 重 要 で あ る こ と が 明 ら か に な っ た .
5 )F i g . 1 培 地 条 件 に よ る 抽 出 エ キ ス の 含 有 成 分 と メ ラ ニ ン 産 生 抑 制 活 性 の 変 化
2 . 海 洋 由 来 真 菌 抽 出 エ キ ス の 誘 導 化 と メ ラ ニ ン 産 生 抑 制 化 合 物 の 探 索
E u r o t i u m 属 の 近 縁 種 に あ た る A s p e r g i l l u s r u b e r か ら は ホ ル ミ ル 基 を 有 す る ヒ ド ロ キ ノ ン 化 合 物 ( 1 1 – 1 5 ) が 主 成 分 と し て 単 離 さ れ て い る .
6 )そ の た め , E . r u b r u m 抽 出 エ キ ス に も 同 様 の 化 合 物 が 含 ま れ て い る と 考 え ら れ る . 一 般 に , ヒ ド ロ キ ノ ン 類 は メ ラ ニ ン 産 生 に 関 わ る 酵 素 , チ ロ シ ナ ー ゼ を 阻 害 す る と さ れ る た め , 1 1 – 1 5 も チ ロ シ ナ ー ゼ 阻 害 活 性 を 示 す 化 合 物 と し て 期 待 さ れ た .
7 )そ こ で , E .
r u b r u m に 含 ま れ る ホ ル ミ ル 基 を 有 す る ヒ ド ロ キ ノ ン 誘 導 体 を リ ー
ド 化 合 物 と し , メ ラ ニ ン 産 生 抑 制 活 性 を 示 す 誘 導 体 探 索 を 行 っ た . ヒ ド ロ キ ノ ン 化 合 物 を 変 換 す る に あ た り , ド ッ キ ン グ ス タ デ ィ ー を 用 い た 誘 導 体 デ ザ イ ン を 行 っ た . 比 較 的 容 易 に 合 成 可 能 な 1 3 種 の 誘 導 体 を デ ザ イ ン し , チ ロ シ ナ ー ゼ
L- D O P A 結 合 部 と の 親 和 性 を 計 算 し た . そ の 結 果 , ク マ リ ン 誘 導 体 は よ り 安 定 な 結 合 親 和 性 を 示 し た ( F i g . 3 ) .
F i g . 2 単 離 し た ジ ケ ト ピ ペ ラ ジ ン 化 合 物 (1–9) と 合 成 し た 化 合 物 (1 0) の 構 造
F i g . 3 ド ッ キ ン グ ス タ デ ィ ー に よ る 誘 導 体 デ ザ イ ン
そ こ で , c h e m i c a l l y e n g i n e e r e d e x t r a c t ( C E E ) 法
8 )を 用 い た 天 然 物 誘 導 体 の 探 索 を 行 っ た . C E E 法 は 天 然 物 抽 出 エ キ ス を 直 接 反 応 さ せ そ の 反 応 混 合 物 か ら 天 然 物 誘 導 体 を 探 索 す る 新 し い 天 然 物 誘 導 体 の 探 索 方 法 で あ る . C E E 法 に 倣 い , 海 洋 由 来 真 菌 E . r u b r u m 抽 出 エ キ ス 中 の 化 合 物 に 対 し , k n o e v e n a g e l 縮 合 に よ る ク マ リ ン 誘 導 化 を 行 っ た と こ ろ , チ ロ シ ナ ー ゼ 阻 害 活 性 が 増 強 し た ( F i g . 4 ) .
ク マ リ ン 誘 導 化 エ キ ス に つ い て , 新 た に 検 出 さ れ た 成 分 を 指 標 に 詳 細 な 成 分 探 索 を 行 っ た . そ の 結 果 , 3 種 の 化 合 物 ( 1 6 – 1 8 ) を 単 離 す る こ と に 成 功 し た . 各 化 合 物 は N M R , M S 等 の 各 種 ス ペ ク ト ル デ ー タ よ り , 側 鎖 構 造 の 異 な る ク マ リ ン 誘 導 体 で あ る と 決 定 し た
( F i g . 5 ) . 1 6 – 1 8 と , 既 知 の 方 法 で 合 成 し た ク マ リ ン 誘 導 体 ( 1 9 ) に
つ い て チ ロ シ ナ ー ゼ 阻 害 活 性 試 験 , メ ラ ニ ン 産 生 抑 制 活 性 試 験 を 行 っ た と こ ろ , 1 6 – 1 8 は 両 阻 害 活 性 試 験 に お い て 活 性 を 示 し た . 一 方 で 1 9 は 阻 害 活 性 を 示 さ な か っ た .
9 )3 . 海 洋 由 来 真 菌 抽 出 エ キ ス の ク マ リ ン 二 量 化 と チ ロ シ ナ ー ゼ 阻 害
活 性 化 合 物 の 探 索
更 な る 生 物 活 性 天 然 物 誘 導 体 を 探 索 す る に あ た り , 天 然 物 二 量 体 に 注 目 し た . 天 然 赤 色 色 素 で あ る カ ル タ ミ ン や 抗 血 栓 作 用 を 示
F i g . 4 抽 出 エ キ ス の 誘 導 化 に よ る 含 有 成 分 と チ ロ シ ナ ー ゼ 阻 害 活 性 の 変 化
F i g . 5 単 離, 及 び 合 成 し た ク マ リ ン 誘 導 体 (1 6–1 9) の 構 造
す ジ ク マ ロ ー ル と い っ た 天 然 物 二 量 体 は , 二 量 化 す る こ と に よ っ て 物 理 的 性 質 及 び 生 物 活 性 の 強 さ が 変 化 し た 化 合 物 で あ る . し た が っ て 二 量 化 を タ ー ゲ ッ ト と し た 天 然 物 誘 導 体 を 探 索 す る こ と で , よ り 強 力 な チ ロ シ ナ ー ゼ 阻 害 活 性 化 合 物 の 発 見 が 期 待 さ れ た .
海 洋 由 来 真 菌 E . r u b r u m 抽 出 エ キ ス 中 の ヒ ド ロ キ ノ ン に 対 し , 1 , 3 - ア セ ト ン ジ カ ル ボ ン 酸 ジ エ チ ル を 反 応 さ せ , ク マ リ ン 二 量 化 を 行 っ た . そ の 結 果 , ク マ リ ン 二 量 化 エ キ ス に チ ロ シ ナ ー ゼ 阻 害 活 性 の 増 強 が 認 め ら れ た ( F i g . 6 ) .
ク マ リ ン 二 量 化 エ キ ス に つ い て 詳 細 な 成 分 探 索 を 行 っ た と こ ろ , 5 種 の 化 合 物 ( 2 0 – 2 4 ) が 単 離 さ れ た . N M R 等 を 用 い た 詳 細 な 構 造 解 析 よ り , 2 0 – 2 2 の 構 造 を 予 想 さ れ た ク マ リ ン 二 量 体 で あ る と 決 定
し た . ま た , 2 3 , 2 4 の 構 造 は N M R 等 の 各 種 ス ペ ク ト ル デ ー タ , ヒ ド
ロ キ ノ ン 化 合 物 ( 1 1 , 1 2 ) か ら の 誘 導 化 及 び T D D F T 法 に よ る E C D ス ペ ク ト ル の 計 算 に よ り 決
定 し た ( F i g . 7 ) . 2 3 , 2 4 の 四 環 性 骨 格 は k n o e v e n a g e l 縮 合 に よ る ア ル ケ ン 合 成 と , そ れ に 続 く 分 子 内 D i e l s -
A l d e r 反 応 の ド ミ ノ 型 反 応
に よ っ て 導 か れ た 非 常 に 稀 な 構 造 で あ る ( S c h e m e 1 ) .
F i g . 6 抽 出 エ キ ス の ク マ リ ン 二 量 化 と チ ロ シ ナ ー ゼ 阻 害 活 性 の 変 化
F i g . 7 ク マ リ ン 二 量 体 (2 0 – 2 4) の 構 造
得 ら れ た ク マ リ ン 二 量 体 ( 2 0 – 2 4 ) に つ い て チ ロ シ ナ ー ゼ 阻 害 活 性 を 評 価 し た と こ ろ , す べ て の ク マ リ ン 二 量 体 に 阻 害 活 性 が 見 ら れ た . ま た , ク マ リ ン 二 量 体 の 方 が ク マ リ ン 誘 導 体 ( 1 6 – 1 8 ) よ り も 強 い 阻 害 活 性 を 示 し た .
4 . 総 括
本 研 究 で は , 既 存 の 天 然 資 源 で あ る 海 洋 由 来 真 菌 に 対 し , 培 養 条 件 の 検 討 や 抽 出 エ キ ス の 誘 導 化 を す る こ と で , 生 物 活 性 を 有 す る 多 様 な 新 規 化 合 物 を 得 る こ と に 成 功 し た . こ れ ら の 結 果 は , 成 分 探 索 研 究 が 行 わ れ た 既 存 の 資 源 で さ え も 新 た な 創 薬 資 源 に な り 得 る こ と を 示 し て い る . し た が っ て 本 研 究 は 近 年 直 面 し て い る 創 薬 資 源 の 枯 渇 を 解 決 す る 新 た な ア プ ロ ー チ と な る も の で あ る .
参 考 文 献
1 ) I s h i n o M . , K a m a u c h i H . , T a k a t o r i K . , K i n o s h i t a K . , S u g i t a T . , K o y a m a K . , T e t r a h e d r o n L e t t . , 5 7 , 4 3 4 1 – 4 3 4 4 ( 2 0 1 6 ) .
2 ) K a m a u c h i H . , K o n T . , K i n o s h i t a K . , T a k a h a s h i K . , K o y a m a K . , T e t r a h e d r o n L e t t . , 5 5 , 7 2 0 3 – 7 2 0 5 ( 2 0 1 4 ) .
3 ) K a m a u c h i H . , K o n T . , K i n o s h i t a K . , T a k a t o r i K . , T a k a h a s h i K . , K o y a m a K . , T e t r a h e d r o n L e t t . , 5 6 , 4 3 7 7 – 4 3 8 2 ( 2 0 1 5 ) .
4 ) K a m a u c h i H . , K i n o s h i t a K . , T a k a t o r i K . , S u g i t a T . , T a k a h a s h i K . , K o y a m a K . , T e t r a h e d r o n , 7 1 , 1 9 0 9 – 1 9 1 4 ( 2 0 1 5 ) .
5 ) K a m a u c h i H . , K i n o s h i t a K . , S u g i t a T . , K o y a m a K . , B i o o r g . M e d . C h e m . L e t t . , 2 6 , 4 9 1 1 – 4 9 1 4 ( 2 0 1 6 ) .
6 ) H a m a s a k i T . , F u k u n a g a M . , K i m u r a Y . , H a t s u d a Y . , A g r i c . B i o l . C h e m . , 4 4 , 1 6 8 5 – 1 6 8 7 ( 1 9 8 0 ) .
7 ) B r i g a n t i S . , C a m e r a E . , P i c a r d o M . , P i g m e n t C e l l R e s . , 1 6 , 1 0 1 – 1 1 0 ( 2 0 0 3 ) .
8 ) L ó p e z S . N . , R a m a l l o I . A . , S i e r r a M . G . , Z a c c h i n o S . A . , F u r l a n R . L . E . , P r o c . N a t l . A c a d . S c i . U . S . A . , 1 0 4 , 4 4 1 – 4 4 4 ( 2 0 0 7 ) .
9 ) K a m a u c h i H . , K i n o s h i t a K . , K o y a m a K . , H e t e r o c y c l e s , i n p r e s s .
S c h e m e 1 ド ミ ノ 型 反 応 に よ る 新 規 四 環 性 ク マ リ ン 骨 格 の 構 築
