ポリアミン
ポリアミン Vol.5 No.1
Polyamine
Polyamine

Apr. 2018

巻頭言塩川 光一郎シリーズ ポリアミン研究
酒井 隆一
安元 剛
シリーズ 実験手技ノート
森谷 俊介、鮫島 啓二郎
最新の研究紹介
小林 和也
村井 法之
阪中 幹祥
植村 武史
最新の論文紹介石井 友理
篠原 志桜里
第9回年会総括藤原 伸介

日本ポリアミン学会

The Japanese Society of Polyamine Researchポリアミン Vol. 5 No. 1
Polyamine
巻頭言・ 研究の思わぬ展開

Apr. 2018塩川 光一郎シリーズ ポリアミン研究

・ 海綿の長鎖ポリアミン

1

酒井 隆一、松永 智子

3・ポリアミンの新たな機能：CO2吸収と石灰化促進シリーズ

安元 剛，廣瀬（安元）美奈

14

実験手技

・ ポリアミン研究に役立つ化合物の合成 （１）ポリアミン骨格の合成
森谷 俊介、鮫島 啓二郎

21

最新の研究紹介

・ 納豆菌によるスペルミン分解とスペルミジン／スペルミンアセチルトランスフェラーゼ遺伝子発現の
関わり

小林 和也

27

・ 核小体におけるアンチザイム２を介した新規ユビキチン非依存的c-Myc分解経路
村井 法之

27

・マーカーレス遺伝子欠損によるBacteroides doreiのアルギニンデカルボキシラーゼ遺伝子speAの機能解析

阪中 幹祥, 栗原 新

28

・スペルミン酸化酵素はアクロレインの産生により毛細胆管形成を促進する

植村 武史

28

最新の論文紹介・青枯病トマトの導管液のメタボロミクス-病原細菌Ralstronia solanacearumが産生するプトレッシン
はトマトの青枯病を促進する

石井 友理

・植物のサーモスペルミン合成酵素の結晶構造
年会報告

・第９回年会総括藤原 伸介

29
篠原 志桜里30

・日本ポリアミン学会第９回評議員会議事録
・日本ポリアミン学会第９回総会議事録
事務連絡

31
33

35

役員・事務局・委員会・賛助会員
平成２９年度 企画・運営委員会
編集後記

29

37
活動報告

38

39

日本ポリアミン学会

The Japanese Society of Polyamine Research巻頭言

ポリアミン（2018）5:1-2

研究の思わぬ展開塩川 光一郎（帝京大学理工学部客員教授・福岡医療専門学校・アジア日本語学院）

私は東京大学の動物学教室に12年間勤務したが、最初の７年は宿舎が西千葉で、そこは快速電車が止まらない駅だった。黄色の総武線に乗ってお茶の水まで出て丸ノ内線に乗り換え、本郷3丁目まで往復
４時間近くをかけての通勤だった。時々、本郷の方に行かず、富士山の「朝霧シンポジウム」以来の友人である、千葉大の五十嵐一衛先生（当時は日本ポリアミン学会自体が無く、今のように、「会長」というわけでは無かったが）のラボを訪問し、ポリアミンの話を聞きながら昼頃まで「油を売って」いた。五十嵐先生の言葉「分子生物学の教科書にDNAやRNAに分厚いページが割かれているのに、ポリアミンに関する記載の頁は少ないよね。あれを何とかしなければ」を伺って、「アフリカツメガエルの初期胚を利用したら何か新機軸が出てくるかも知れない」と思ったのが、私のポリアミン研究の始まりだった。
手始めにS-アデノシルメチオニン脱炭酸酵素（SAMDC）のクローニングをやってみた。M1の信賀順
君を五十嵐研の柏木敬子先生の許に派遣したところ、首尾良くcDNAをクローニングできた。そのmRNAを合成し、アフリカツメガエル受精卵で過剰発現を試みた。SAMDC活性は確かに数百倍に跳ね上がったが、狙っていたポリアミン組成の大幅変更には至らなかった。mRNA注入受精卵の発生を夜中の２時過ぎまで観察した。が、卵は正常に卵割し、発生した。その夜は胞胚期を過ぎるあたりで、諦めて帰宅。ところが翌日には、これが全部死んでいた。院生達はこの話を聞き、大半ががっかりした。しかし、私は背中に何か「ゾーッとするもの」を感じた。「カエルの初期胚に『こんな死に方』があることが、まだ見つからずに残っていたのか」と。「何か分からないが、これまでだれも見たことの無い、珍しい現象にぶつかった！」と確信した。
「誰かこの実験を、朝まで寝ないで追試してみないか」と院生達に話したところ、M1の安彦行人君（機動戦士ガンダムの作者安彦氏のご子息で、末尾のイラストの作者）が「私が」と申し出た。実験を繰り返したところ、夜中の３時頃、胚が胞胚後期にさしかかった時、すべての胚で、細胞が突然にばら
ばらに成り、真っ白になって、胚が死滅した。M2の柴田幹士君、次いでD1の甲斐理武君がその原因究明に当たった。電顕用に胚を固定し、鹿児島大眼科の私の同級生の鮫島宗文君に送った。そして最終的に、SAMDC過剰発現により基質のS-アデノシルメチオニン（SAM）が枯渇し、蛋白合成が停止し、カ
スパーゼ９を中心にカスパーゼ系が活性化されてアポトーシスが実行されたのだと、突き止めた。アフ
リカツメガエル卵の場合、１２回の細胞分裂（卵割）の後にチェックが行われ、もし何らかの異常があ1

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ポリアミン（2018）5:1-2

るとその異常細胞を除去して発生全体を守るために、アポトーシスの「仕掛け」がフェール・セーフ機構として卵にプリ・セットされている、というのが事の真相だと思われる。
この研究の早い段階で、確かかずさDNA研究所でと思うが、私はポリアミン研究の開拓者であるＳ.
Ｓ.コーエン先生にこの話を聞いていただくチャンスを得た。先生は私の話を聞いた後、「これはポリアミン研究として面白いが、いずれ発生の細胞生物学の話になってしまって、ポリアミンからは外れていくだろうね」といわれたのを妙にはっきりと覚えている。そしてそれは、（私にとって、いささか不本意だったが）実際にその通りになった。私は2004年、ウッズホールでの第10回アフリカツメガエル
国際会議の折にコーエン先生の自宅を訪問する事ができたので、九大の関口睦夫教授（コーエン先生の許に最初に留学した、私の恩師の一人）の近況をお伝えすると共に、以前に戴いた上のコメントに対するお礼を述べ、その結末についてもお話した。
実は、私達の研究とほぼ同じ頃、コロンビア大学のJ. Gautierはγ線照射実験から、コロラド大学のJ. Mallerはシクロヘキシミド処理による蛋白合成阻害実験から、それぞれ独立にアフリカツメガエル胞
胚後期に突然起こる同様の細胞解離・死滅現象にぶつかり、同じ結論に到達していた。1998年のイタ
リア・サルジニア島での第７回アフリカツメガエル会議の時に我々は３人で話し合ったのだが、３人とも、「初めは何のことか分からず、全く面食らった」ということだった。
研究には狙った通りに仕事が展開するうれしいときもあるが、「まったく違った方向に引っ張って行
かれてしまう」ような、ちょっと不本意な展開の時もある。しかし、そういう時はたいてい本当の現象を捕まえていることが多い、と思う。本学会の特に若い皆さんには、研究が思い通りに展開しても、思いとは違う方向に追いやられる（ように見える）時も、いずれの時も、楽しんで隠された真実を捕まえていただきたい。高分子の分子生物学は特異性の豊富な世界なのである意味やり易いのだろうが、分子が小さくそれだけにその作用にも多様な面があるポリアミンの世界は、独特の難しさがあると思う。五十嵐先生が言われたように、分子生物学の教科書におけるポリアミン・サイエンスの占めるスペースはまだ小さいままなので、若い人達にこれからそれを変えていって欲しいと、強く思うこの頃である。

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ポリアミン研究

ポリアミン（2018）5:3-13

海綿の長鎖ポリアミン
酒井 隆一１、松永 智子２１北海道大学大学院水産科学研究院（北海道函館市港町3-1-1）
２函館工業高等専門学校（北海道函館市戸倉町14-1）

連絡先酒井隆一 ryu.sakai@ﬁsh.hokudai.ac.jp
松永智子 smatsu@hakodate-ct.ac.jp

はじめに性を発揮していること、また活性成分以外にも活性

綿からは多種多様な二次代謝物が見出されてきた。

を見出したのである1, 2)。

海洋生物は生理活性物質の宝庫と言われ、特に海を示さない遊離の長鎖ポリアミン群が含まれること

我々は海洋生物の水溶性成分に着目し、生理活性物

我々は前者をアーキュレイン1)、後者のひとつを質の発見とその作用機構、そして生合成起源に興味

LCPA-Aa2)と命名した。ここで興味深いのは、アーを持って研究を行ってきた。本稿では、そのようなキュレインの持つ生理活性が、LCPA-Aaでは見ら研究の過程で出会った特殊なポリアミンともいえる

れないことである。しかし、アーキュレインの生理

長鎖ポリアミンとその周辺化合物について、現時点

活性にはLCPAがカギを握る可能性がある。また、での成果と関連研究を中心に紹介し、海洋ポリアミ

LCPA-Aaは、由来する海綿においてケイ酸質骨格

ン研究の展開について考えを紹介したい。

構造である骨片の形成に関与している可能性が示唆される等、その機能の多様性は本家ポリアミンにも海洋生物の長鎖ポリアミン劣らない。

特殊ポリアミンと言えば高度好熱菌の得意分野で

本稿ではこれまでの研究結果をもとに、海綿におあるが、長鎖ポリアミンとなると、現在のところ海ける長鎖ポリアミンのバイオミネラリゼーションへ

洋生物の独壇場である。通常、プトレスシン、スペの関与について、そしてアーキュレインの構造と生

ルミジン、スペルミンを総称してポリアミンと呼ぶ

理活性について紹介したい。

が、これをはるかに超えてアミノプロピル基を伸長させたポリアミン群が存在する。それが、我々の遭遇した長鎖ポリアミン（Long-Chain Polyamine；
LCPA）である。
海洋天然物化学における化合物との出会いは一期
一会で、我々がLCPAに出会ったのは、海洋底生生
物を新規生理活性物質の探索源として行ったスクリ
ーニングに遡る。我々はまず、沖縄県西表島産の海綿Axinyssa aculeataの水溶性画分がマウスに対して強い痙攣誘発活性を示したことから、その活性本体の分離・精製を試みるところから始めた。その結果、活性本体はポリペプチドに長鎖ポリアミンが結合した化合物で、細胞の膜に作用して種々の生理活

図１．A. aculeataの水中写真

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図2.

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ポリアミン（2018）5:3-13

LCPA-Aaの構造式（A）、海綿分画物のSDS-PAGE（B）ポリアミン画分のMALDI-TOFMS（C）

海綿の長鎖ポリアミンとシリコンバイオミネラリゼ

ド を 与 える 興 味 深 い 化 合 物 群 が 観 察 さ れ た （ 図LCPAの単離と構造決定と2.12に3重線と多重線を、またその近傍にサテラーション2B）。そこで後者の１H NMRを測定するとδ3.14

海綿A. aculeataは西表島に生息する直径5-10cm

イトピークを観測した(図3)。これらの画分の質量程度の黄色い海綿である（図1）。前述のようにこ分析を行うとm/z 303-873にまたがる分子イオン群の海綿の水溶性粗抽出物をマウスに脳室内投与するが観測され、そのイオンは57Daの分子量差を示しと激しい痙攣の後に死亡した。この活性は、神経細ていた（図2C）。これらの結果から、得られた化胞を何らかの機構で異常興奮させている可能性を示

合物はプロパンアミンユニット5〜15個からなる直唆した。

鎖のプロパンアミンオリゴマー硫酸塩で、イオンク

そこで、抽出物をゲル濾過クロマトグラフィーでロマトグラフィーによる分析結果より対イオンとし分離し、マウスに対する毒性を示す画分をさらに逆てプロパンアミンユニット1当量に対し、0.5当量

相クロマトグラフィーで分離したところ、活性画分の硫酸イオンを持っていることが分かった。このよにはSDS-PAGE電気泳動で分子量1500-6500に、活うにして見出された一連のポリアミンをAxinyssa性を示さなかった画分では分子量1000付近にバンaculeata由来のLong Chain PolyAmine というこ

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図3.

ポリアミン研究

ポリアミン（2018）5:3-13

LCPA-Aaの１H NMRスペクトラム

矢印は窒素に隣接するメチレン鎖(青)、中心のメチレン鎖（赤）そして両端のメチレン鎖（黄）を示す。

よって異なり、これが珪藻の殻の造形の種差に関係とでLCPA-Aaと称することにした2)。LCPA-Aaは極しているのではないかと考察されている3)。

めて特異な長鎖ポリアミンといえるが、類似のポリ他方、海綿は最も原始的な動物とされ、骨片と呼アミンはすでに知られていた。珪藻のポリアミンである。

ばれるケイ酸質骨格を持つことから、珪藻と並んで長鎖ポリアミンとケイ酸バイオミネラリゼーションて知られている。実際に「トゲトゲした」という意

ケイ素のバイオミネラリゼーションを行う生物とし味の学名をもつA. aculeataには多量の骨片が含ま最初に発見された天然長鎖ポリアミンは、バイオ

ミネラリゼーション因子として珪藻細胞壁より抽出されたN-メチル型のLCPAである3)(図4)。珪藻は溶存ケイ素を利用する生物の代表格で、水中のケイ酸を取り込み見事な幾何学的造形を持つ外骨格の形成に利用する。このバイオミネラリゼーションの初期
過程では制御されたケイ酸の重合による沈着が伴うが、その制御、すなわち一定の粒径を持ったシリカ
ナノ粒子の形成に関与しているのが高度にリン酸化されたシラフィン（Silaﬃn）と呼ばれる複数のペプチドとLCPAと考えられている(図4)。これらの化合物は、珪藻被殻をフッ酸で溶解して抽出されたものであるが、多価陰イオンを有するシラフィンとLCPAの複合体が、珪藻被殻のバイオミネラリゼー
ションにおいて中心的な役割を担うと考えられてい図4.

る。またLCPAの長さやメチル化のパターンは種に珪 藻 由 来 の 代 表 的 L C PA の 構 造 と シ ラ フィ ン

（Silaﬃn-1A1）の構造

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ポリアミン研究

ポリアミン（2018）5:3-13

様のバイオミネラリゼーション機構があるのではな
いかと考えた。そこで作業仮説としたのが、LCPAAaにもケイ酸沈着能があり、さらにLCPA-Aaは骨片中にも存在する、というものである。
この作業仮説を検証するためにまずpH 6.5の弱酸性条件下でLCPA-Aaにケイ酸溶液を加えたとこ
ろ、LCPA-Aa非存在下では確認されない白色沈殿が生じ、LCPA-Aaのケイ酸重合促進能が確認された。ここで生じた白色沈殿を蒸留水で洗浄し、走査型電子顕微鏡下で観察すると、粒径の揃ったシリカ球が形成されていることが確認された。
図５.

次に、LCPA-Aaのプロパンアミンユニット1つに

A. aculeata組織の走査型電子顕微鏡写真

対し硫酸イオンが0.48、0.36、0.18および0となる

多数のシリカ骨片が存在する。

ように調整した溶液で、再度ケイ酸沈着試験をおこれる(図5)。これまでの研究で、海綿のケイ酸質骨なった(図6)。0.48および0.36としたものでは50〜

格、すなわち骨片の形成には、プロテアーゼである

200 nmの粒径を持つシリカが形成されていた。まカテプシンに類似する、シリカテインと呼ばれるタた、これらの粒径はアイゼンバーグらが報告した骨ンパク質が関与していると考えられていた4)。しか片を形成するシリカ球の粒径にもほぼ一致するもの

し、LCPAが海綿から見出されたことで我々は、珪であった(図6e)5)。LCPA-Aaには硫酸イオンが約0.5藻とは全く異なる生物種である海綿でも、珪藻と同図6.

硫酸イオン含有比の異なるLCPA-Aaを用いたシリカ沈着実験

プロパンアミン1ユニットに対する硫酸イオン比が0.53(a),0.48(b)、0.36(c)、0.18(d)としたとき生じたシリカ粒子のおよび海
綿骨片(e)の走査型電子顕微鏡写真。文献1b,4より許可転載

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図7.

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ポリアミン（2018）5:3-13

LCPAと多価陰イオン複合体による溶存シリカの沈着機構の推定図

全く化合物が溶出しなかった。しかし、細孔300Å

当量含まれるので、この結果から、LCPA-Aaは硫の逆相シリカゲルを用いることで、ACU-A、-B、-酸イオンと複合体を作ることで多量化し、最適な比Cを精製することに成功した。飛行時間型の質量分率で得られた複合体を足場にケイ酸の沈着が起こり析の結果、ACU-A、-Bはそれぞれ分子量が6500、骨片形成に適した粒径のシリカを形成することが示

5700を中心とするポリアミン長の異なるホモログ

唆された(図7) 2)。

の混合物、ACU-Cは分子量2800程度の類縁体の複次に骨片をフッ酸で溶解して含まれる有機物を分雑な混合物として単離されたことが分かった(図析した。その結果、海綿のバイオミネラリゼーショ

9)。

ン因子として知られているシリカテインと高い相同

ACUはNMRでは複雑でブロードなピークを与え性を有するタンパク質に加え、LCPA-Aaが検出さたが、ペプチドのアミドプロトンやポリアミンの繰れた2)。これらの結果は、LCPA-Aaは外部からの多り返し構造に由来する吸収が見られたことから、構価イオンの供給なしに自家硫酸イオンの変化のみで造中にポリアミンを持つことが推定された。そこでシリカ沈殿形状を制御できること、さらに本種におACUを加水分解するとLCPAが得られ、これが証明

いてはLCPAが骨片形成に関与している可能性を示された。これらの結果から、ACUは分子内に長鎖唆するものである。しかし、LCPAを多量に含む海ポリアミンを持つ極めて特異な構造をもったペプチ

綿は我々の研究ではAxynissa属をはじめとする一ドであると推定した。幸いにも、海綿の遺伝子から部の海綿のみであった。したがって、LCPAが関与

アーキュレインのポリペプチド部に相当するアミノ

した海綿バイオミネラリゼーションは当初期待した

酸演繹配列を得ることに成功し、それを参考に酵素

ように海綿に普遍的なものであるという確証は得られていない。
アーキュレイン（Aculeine）

アーキュレイン（ACU）の単離と構造：

アーキュレインは長鎖ポリアミンが45残基のポリペプチドのN-末端のトリプトファン残基がLCPAで翻訳後修飾された極めて特異な構造を有している（図8）1)。
このような「前例のない」化合物は物性においても特異で、研究の当初試みたカラムは唯一ゲル濾過

図8.

のみが有効で、決め手となるはずの逆相HPLCでは構造

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pACU-B、ACU-Bの構造およびACU-Aの推定模式日本ポリアミン学会

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図 ９ ． A C U - A （ A 、 D ） , A C U - B , ( B 、 E ) 、 A C U - C （ C 、 F ） の M A L D I -T O F マ ス スペ ク ト ル お よ び H P L C PDAクロマトグラム

分解と質量分析を併用した手法で全アミノ酸配列をュレインのN-末端のトリプトファンがポリアミンで確認した1)。アーキュレインのポリペプチド部44残修飾されている可能性を示唆した1)。

基（AcuPep）中には、6つのシステイン残基が見

しかしNMRなどの解析法で、アーキュレインのられたが、その配置からAcuPepにはシステインノ

N-末端残基の構造を決定することは困難であっットと呼ばれるイモガイ毒のコノトキシンや海綿由た。ところが、近年の質量分析の急速な発展に伴い

来の生理活性ペプチドアステロピン等広く生理活性分子量6000を超える化合物の精密質量が得られる

ペプチドに見られるモチーフを持つものと考えられようになると、構造研究は一気に進展した

た1)（図10）。

11)。

(図

遺伝子解析ではコードされたアミノ酸は45残基

さらに、ACU分離の際にN-末端アミノ酸と同じであり、N-末端はトリプトファンであることが示

分子式を持つ新規アミノ酸が遊離の状態で含まれるされたにもかかわらず、エドマン分解では１残基目

ことを見出し、その精密構造決定が可能となった。

のシグナルは観察されなかった。この結果はアーキ

プロトアーキュレインB(pAcuB)と命名したそのア

図10．

ACU, アステロピン、コノトキシンのアミノ酸配列の比較。

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図11．ACU-AおよびACU-BのOrbitrap−ESI質量スペクトル

ミノ酸は、トリプトファンがLCPAで修飾されたこ

し、ひいては細胞死に至らしめることが示された。

れまでにない化合物であった(図8)6)。これらの結果

加えて、ACU-Aは細胞外のカルシウムイオンの流から、ACU-Bの構造をpAcu-B―AcuPepであると入を引き起こすことが確認された1)。これらの結果推定した（図8）。ACU-AはpACU-BにさらにもうからACUは生体膜に作用する分子であり、神経細一つのLCPAが結合したもの、またACU-CはACU-A

胞膜を破壊することでマウスに痙攣を引き起こしたと同一のN-末端アミノ酸に小さな修飾型ペプチド

ものと推測された。そこで次にACU-Aの溶血性をが結合したものと推定している。精密質量分析の結調 べ た と こ ろ 、 予想通 り 強い溶血作用を示し、果からACU-A、-B共に3つのジスルフィド結合を持

EC50は7.9 µMとコントロールのSDSの8.2 mMよりつことが示されたが、ジスルフィド結合の組み合わも低濃度であった。しかし、不思議なことにその活せを含む詳細な構造決定の研究は現在進行中であ性は80%程度でとどまっていた（図12）。

る。

強い溶血性を示すペプチドとして抗微生物ペプチド（antimicrobial peptide，AMP）と呼ばれる化

アーキュレイン（ACU）の生理活性：

アーキュレインは、海綿の抽出物に観察されたマウスに対する毒性の活性本体として得られ、ACUA、-B、-C共に1 µgの投与量（脳室内投与）でマウ
スに痙攣致死活性を示した。この活性の機構を調べるためにまず、興奮性神経伝達に関与しているイオ
ンチャンネル型グルタミン酸受容体に対する作用を調べたが受容体への親和性は認められなかった。また培養がん細胞に対する細胞毒性は4 µg/mLであり、一方で培養神経細胞を用いた電気生理実験でACU-Aは膜を破壊することで脱分極を引き起こ

図12

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ACU-A(■)およびSDS(▲)の溶血作用日本ポリアミン学会

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ポリアミン（2018）5:3-13

図13．ACU-Aの生体膜との相互作用のモデル図
ACU-Aのポリアミンと生体膜の陰電荷と相互作用で可逆的に膜に結合し、ペプチド部の作用で膜の安定性を損なわせる合物群が存在するが、それらの多くは塩基性アミノ細胞表面との静電気的相互作用で細胞膜に結合し、酸により細胞表面の陰イオン性官能基と静電的に相ペプチド部の作用で膜の安定性に影響を及ぼしてい互作用し、それを足掛かりに細胞膜構成リン脂質とる可能性が高いが11)、集合体を形成するか否か、どの結合を介して膜を破壊するとされている7)。ACU-のような陰イオン種と相互作用を持つのかなどの詳

Aはその構造から陰イオン種との相互作用が推測さ細については不明である。また、ACUの活性が完れるので、フォスファチジルグリセロール(PG)やフ

全に膜を破壊するものではないことから、可逆的なォスファチジルセリン(PS)などの酸性リン脂質との機構が想定できる(図13) 。現在これらの解明を目

相互作用もしくは硫酸化多糖、シアル酸等様々な細指して研究を進めている。

胞表面の陰イオン種と相互作用することで膜破壊を

海綿のポリカチオン引き起こしていると想定される。しかし、ACU-A
はバクテリアに対してほとんど活性を示さなかった

海綿には多種多様な二次代謝物が知られており、こと、さらに、AMPの一種であるハチ毒のメリチ

それらの中には強力な生理活性を示すものも多い。

ンが強い活性を示すフォスファチジルコリンを含む

しかし二次代謝物の起源や機能には不明な点が多リン脂質（1-palmitoyl-2-oleoylphosphatidyl-

く、海洋天然物化学の大きな研究課題となっていcholine、POPC)のリポソームを用いた実験で膜破る。それでは、A. aculeataがなぜACU-Aのような壊が確認されなかったことから、ACU-AはAMPと化合物を持っているのか？この問いに迫るためにはは異なった機構で溶血作用を示すものと思われる。

ACU-Aの生理活性や機能と生合成的起源を探る必

スミレ科などの植物の毒として見いだされたペプチ要がある。A. aculeata の組織切片には海綿の細胞

ドCyclotideはアミノ酸28-37個からなる環状ペプに加え多数のバクテリアが観察された。一般に海綿チドで、システインノット構造を持つ。興味深いこはバクテリアと共生し、海綿の持つ二次代謝物はバとに代表的なCyclotideであるKalataB1には強い溶

クテリアの産物であると考えられている。しかし、血性があり、その活性はフォスファチジルエタノー

AcuPepの遺伝子はpolyA配列を持つ真核生物型でルアミン(PE)依存的で、さらにACU-A同様アッセイあったためAcu-Aを作っているのは海綿自身である

直後は70％の溶血作用しか示さない8)。このようなことが強く示唆された。海綿に含まれる二次代謝物

挙動を示す溶血毒は筆者の知る限りKalataB1とで、このように海綿自身が生合成していることが示

ACU-Aのみである。KalataB1は細胞表面との疎水されたものは少ない。LCPA-Aaは骨片形成に関与

性相互作用で結合後に分子集合体を形成し、膜に孔する可能性が示唆されたが、ACUについては、シ形成するモデルが提唱されているが、その溶血機構

リカの沈着は見られたもののLCPA-Aaのようなナノの全容は不明である9, 10)。ACU-Aはポリアミンと粒子生成能は認められず、ACUの機能は骨片形成以10

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ポリアミン（2018）5:3-13

図14．海綿のポリカチオン化合物

外にある可能性が高い。興味深いことに、構造は全たりすることで、「食べてもおいしくないぞ」と訴く異なるもののACU同様もしくはそれ以上の分子

えているのかもしれない。

量を持つポリカチオン化合物が存在する。ポリアル

海産ポリアミン研究の課題

キルピリジンニウム(PAP)である(図14)。PAPは
Haliclona属の海綿から見出されており、環状の重今回我々は、長鎖ポリアミンを海綿から見出し、合体であると考えられているが、その構造は2量体

そのケイ素バイオミネラリゼーションに着目した機能解析を行った。また同海綿から長鎖ポリアミンをから分子量15000に及ぶポリマーまで多様である

含む生理活性ペプチドが発見された。これらの結果（図14）12, 13)。PAPは非常に水溶性の高い分子ではポリアミンの「長さ」にもその機能を決定する秘あり、ACU同様溶血作用を示す。高分子のPAPは細密が隠れていることを示唆する。ケイ藻にLCPAが胞膜に孔を形成し破壊することが示唆されており、含まれていることが分かってから20年以上経つがACUとよく似た機能を持つことが推し量られる。

その生合成については全く解明されていない。海綿PAPの孔形成能に着目し、PAPがデリバリー分子とにおいてもその生合成経路は未解明である。珪藻やして遺伝子などを細胞内に運び込むかを調べた興味

海綿においても「通常の」ポリアミン同様の生合成

深い研究があるが、その結果PAPを用いてGFP遺伝

経路を経てLCPAが作られるのであろうか？ポリア

子を細胞内で発現させることに成功している 14) 。

ミンの鎖の伸長はどのように制御されているのだろ

ACUやPAPのような水溶性ポリカチオンはその両うか？興味は尽きない。また今回の研究では長鎖ポ親媒性により作用を発揮していることから、筆者はリアミンで翻訳後修飾されたペプチドACUを見出

これらがいわゆる「逆性石鹸」のような働きをしてしたが、その活性はLCPAが細胞膜表面の分子と相いる可能性を考えている。海洋環境においてこのよ

互作用することで発揮される可能性が見出された。

うな働きにどのような意義があるのか？最大の機能

ACUのようにポリアミンがペプチドの翻訳後修飾

はおそらく捕食者の摂食を逃れることであろう。二を行うことを見出したのは珪藻外骨格から得られた次代謝物に富む海綿を捕食する動物などいるのか？

シラフィンに次ぐものである。これらの結果から、と考えがちだが海綿はウミウシなど「わざわざ海綿

生物界にはまだポリアミンで修飾されたタンパク質を食べる」スペシャリストに捕食されるほか、タイが存在することが期待される。これらの修飾に関わマイというウミガメの大好物でもある。海綿は逆性る酵素に関しても全く未解明であり、研究のさらな石鹸のような物性を持つ苦い物質を蓄えたり放出し11

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The Japanese Society of Polyamine Research

シリーズ

ポリアミン研究

ポリアミン（2018）5:3-13

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complex of several marine sponges of theる展開が期待される分野であろう。
今回の研究は無機物、そして細胞表面とACUのポリアミンを介した相互作用という「課題」を与えてくれた。特に、LCPAの持つポリカチオン性は
PAP同様細胞膜透過に寄与している可能性が高い。
細胞膜は言うまでもなく細胞とその外環境を分けるもので、自然拡散で脂質二重膜を透過できる物性を持った化合物以外はトランスポータやエンドサートーシスを介した機構で侵入することになる。現在、リポフェクタミン™や細胞透過ペプチド（CPP）と呼ばれる両親媒性ポリカチオン性物質が細胞内への物質導入に利用されている15, 16)。我々は、ACU-A
が天然のCPPなのではないかと考えており、この細胞透過機構を立証しメカニズムを解明することでこれまでにない薬物送達分子の創製につながることを期待している。
謝辞

本研究は科研費(基盤B 15H04546)、および内藤財団助成金により遂行された。
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ポリアミン研究

ポリアミン（2018）5:3-13

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13

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ポリアミン研究

ポリアミン（2018）5:14-20

ポリアミンの新たな機能：CO2吸収と石灰化促進
安元

剛1，廣瀬（安元）美奈2

1北里大学海洋生命科学部応用生物化学講座資源化学研究室（〒252-0373 神奈川県相模原市南区北里1­15­1）2一般社団法人トロピカルテクノプラス（〒904-2234 沖縄県うるま市字州崎12-75）
連絡先

安元

剛，e-mail: yasumoto@kitasato-u.ac.jp

1. はじめに

CaCO3の中にはCO2が閉じ込められており、炭酸塩

ポリアミンは様々な生理機能を有することが報告

堆積物は巨大なCO2貯蔵庫と言い換えることが出来さ れて い る 。 著 者 ら は ポ リ ア ミ ン が 二 酸 化 炭 素る。原始地球の大気CO 2 は30気圧下で97%に達し（CO 2 ）と高い親和性を持ち石灰化反応（CaCO 3たと見積もられており3-4)、現在の1気圧下で0.04%形成反応）を促進するという新たな化学的性質を見まで大きく減少している。炭酸塩堆積物が地上の全出した1）ので、共著者を代表してご紹介したい。

炭素の約40%を占めることから考えても、大気CO2の減少に海洋生物によるCaCO 3 形成が大きく寄与

2. 海は巨大なCO2貯蔵庫

していることは明らかである2)。しかし、海洋生物

海水にはカルシウム（Ca）が多く含まれており、のCaCO 3 形成反応の基質を、海水中に存在量が多貝やサンゴなどはこのCaを利用して炭酸カルシウ

いHCO3­と仮定すると、CaCO3形成に伴いH＋が生ム（CaCO 3 ）の骨格を作る。この海洋生物が作っじ（Ca2+＋HCO3­→CaCO3＋H＋）、海水中の炭酸

たCaCO 3 は長い年月をかけて石灰岩などの炭酸塩

平衡を酸性側に傾けCO 2 が発生する（HCO 3 ­ ＋

堆積物となり、一部は地上に存在しているが、大部H+⇋H2CO3⇋CO2＋H2O）という見方も存在する

分は海底に堆積している。その総量は大気中にある5)。つまり、海洋生物の石灰化はCO2の放出源とな

C O2の 約 3 万 倍 に も 達 す る 膨 大 な 量 で あ る2)。

り、CO2を減少させてきた炭酸塩堆積物の役割をうA

B

図１．海洋細菌の菌体外に形成されるCaCO3顆粒の写真（A）海洋細菌を培養した寒天培地に形成されたCaCO3顆粒。（B）海洋細菌のCaCO3結晶のSEM像。スケールバーは（A）で200 µm、(B)で20 µm。

14

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ポリアミン研究

ポリアミン（2018）5:14-20

CaCO3 precipitation (%)

100

Pz
Put

80

Spd
Spm

60
40
20
0

10

5.0
2.5
1.3
0.6
Amines concentration (mM)

0.3

NH3 NaOH(pH11) (pH11)

図2．ポリアミンの石灰化促進能
10 mM CaCl2溶液にポリアミン（putrescine: Put, spermidine: Spd, spermine: Spm）とpiperazine（Pz）を0.3〜10mM添加し、室温で12時間静置して生じたCaCO3結晶量の比較。NaOHまたはNH3はpH 11に調整した10 mM CaCl2溶液との比較も行った。CaCO3結晶量は上清に残ったCa2+をICP-MSで測定して算出した（meansSE, n=3）。

まく説明出来ない。この矛盾を解消し、地球の炭素り海洋細菌を単離し、16S rRNA系統解析を行うと循環をより正確に理解するためには海洋生物の石灰ともにCaCO3形成能を調べた。その結果、!および化機構の解明が不可欠である。海洋生物のCaCO 3"-プロテオバクテリア、バチルスまたは放線菌とい形成に関する研究は骨格中の有機基質に着目して行った広範な菌種でCaCO 3 形成を確認できた。つまわれてきており、酸性基を多く有するタンパク質やり、海洋細菌のCaCO 3 形成には、より普遍的な代多糖などの高分子化合物が単離、構造解析されてき謝機構が関与していると示唆される。培養条件によた。しかし、これらの酸性高分子間に配列上の関連

るCaCO 3 形成能の変化について検討した結果、空性 は 見 出 さ れて お らず、 生 物 種 を ま た ぐよ う な

気と接触するような条件でCaCO 3 形成が顕著に促

CaCO3形成機構は未だ提案されていない6)。また、進されることが明らかになった。すなわち、海洋細海洋生物に限らず、生体内のCO2輸送機構は多くの菌のCaCO 3 顆粒の炭素源は、呼吸や代謝によって部分が未解明で、海洋生物の石灰化反応がCO2のシ生じる無機炭素が主ではなく、空気中のCO2の寄与

ンクかソースかといった論争の結論を出す十分な証も大きいことが示された。以上の結果から、海洋細拠は得られていない。これらの背景から、より普遍

菌の代謝物として普遍的に存在し、CO2と親和性の的なCaCO3形成機構の解明を目的とし、Ca2＋を含高い化合物がCaCO 3 顆粒形成に関与していると推む培地上で菌体外にCaCO 3 顆粒形成を行う海洋細定した。

菌に着目した（図1）。

4. ポリアミンを用いたCaCO3形成反応

3. CaCO3形成能を有する海洋細菌

火力発電所などの施設では、高濃度CO2を含む排海洋細菌によるCaCO3形成は、硫酸塩還元菌，尿気ガスをアルカノールアミン溶液に通しCO2を回収

素分解菌および光合成細菌などの特定の菌種が有すしている。この合成アミンを用いたCO 2 回収技術

る代謝機構によって説明される場合が多い2)。そこは、1930年代には天然ガスや水素ガスからCO2をで、深海熱水噴出孔付近の環境及び熱帯域の生物よ取り除くために利用が開始されている7)。地球温暖15

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ポリアミン（2018）5:14-20

静置したところ、10 mM添加した際には、多量のCaCO3 precipitation (%)

100

CaCO3結晶が生じ、溶液中のCa2+が90％以上減少

80した（図2）。この反応液には炭酸源は添加してい60ないため、生じたCaCO 3 の炭素源は空気中のCO 240である。また、ポリアミンの塩基性とCaCO 3 形成の関係を調べるため、10 mM CaCl2溶液をポリア

20ミン溶液と同等のpH 11に、NaOHまたはNH3を用いて調整し、CaCO 3 形成量を比較した。NaOHを

0
0

10

20

30

40

50

用いて調整したCaCl2溶液からはCaCO3はほとんど

Temperature (°C)

生じなかった。NH3で調整したCaCl2溶液からは僅

図3．Piperazineによる石灰化反応と温度の関係

かにCaCO 3 結晶が見られたが、ポリアミンによる

10 mM CaCl2溶液に10 mM piperazineを添加し、1時石灰化反応は反応液が塩基性になるために起こるも間後に生じたCaCO3結晶量と温度の関係を調べた（meansのではないことが明らかになった（図2）。また、

SE, n=3）。10℃以下ではCaCO3結晶形成は起こりにく
く、40℃で最も速かった。

ポリアミンによるCaCO3形成反応は、10˚C以下で化と人為的なCO 2 排出との関連が指摘されて以降かった（図3）。このことは、炭酸塩堆積物が熱はほとんど沈殿が生じず、40˚C付近で沈殿量が多帯・亜熱帯地域に多く分布することやサンゴなどのは、より効果的で耐久性の高い合成アミンの探索研

大きなCaCO 3 骨格を有する海洋生物も熱帯域に多究も活発に行われている8)。我々は、海洋細菌の代く生息することと関係しているかもしれない。

謝物として最も普遍的に存在する生体アミンである
ポリアミンに着目した。ご周知の通り、ポリアミン

5. 海洋細菌のCaCO3顆粒の再現には細胞増殖因子など様々な生理機能が報告されてC a C O 3 結 晶 形 は 主 に C a に O が 6 配 位 して い る

いるが、CO 2 との反応性とCaCO 3 形成への関与を

calciteと、Oが9配位しているaragoniteとが存在指摘した報告はない。そこで、10 mM CaCl2溶液

し、常温常圧下ではcalciteが安定とされている。しに、putrescine（Put）、spermidine（Spd）、かし、海水中のように高濃度のMg2+が存在する環

spermine（Spm）およびpiperazine（Pz）を0.3〜

境ではaragoniteがより安定である3)。海洋細菌の培

10 mMとなるようそれぞれ添加し、室温で12時間

A

B

C

図4．培地成分がCaCO3結晶形状と結晶形に及ぼす影響
10 mM CaCl2と32 mM MgCl2含む水溶液に培地成分とポリアミンを添加し、24穴プレートで3日間静置して生じた結晶のSEM像。結晶系はFT-IRを用いて調べた。（A）Aragonite 結晶: 10 mM CaCl 2 と32 mM MgCl 2 含む水溶液にpiperazineを添加した場合（control solution）。Mg2+が多く存在するためaragoniteが優先して生じる。（B）Calcite結晶: Sodium
citrate を0.25 mM になるようにcontrol solutionに添加した場合。（C）Calcite結晶: Peptoneを0.6 g/L になるようにcontrol solutionに添加した場合。スケールバーは（A）と（C）が10 µm、（B）が5 µm。

16

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ポリアミン（2018）5:14-20

O
H2N

H3C

NH2

N
H

1,3-Propanediamine

CH3

H3C

H
N

N
H

Dibutylamine

NH2

N8-Acetylspermidine
O

NH 2

H 2N

H2N

Putrescine
H2N

H2N

Spermidine

H2N

N
H

N
H

NH2

H2C

Norspermidine

NH2

Spermine

H2N

OH

N
H

NH2

N-(3-Butenyl)trimethylenediamine

O

H
N

N
H

5-((3-Aminopropyl)amino)pentanoic acid

Hexylamine
NH 2

N
H

H2N

CH3

H
N

H2N

OH

O
N
H

N
H

NH 2

N-Carbamoyl-Spermine

5-Aminovaleric Acid

図5．LC/QTOFMSによって検出された海洋細菌培養液のポリアミン関連物質

地上に生じるCaCO 3 結晶はダンベル状や球状とい能を有するcitrateおよびpeptoneといった培地成分った特徴的な形状をしており（図1）、FT-IRを用を添加した際に、海洋細菌の培地上に形成される

いて解析したところ結晶形はcalciteであった。そCaCO3に類似したcalciteが形成された（図4）。どこで、海水程度のCa2+、Mg2+とポリアミンを含む

ちらの成分も高濃度においてはCaCO 3 結晶形成を溶液に、培地中の各成分を添加し、CaCO 3 結晶に強く阻害した。元々培地に含まれるpeptoneの濃度及ぼす影響を検証した。その結果、Ca 2+ キレート

ではCaCO3形成は起こらず、海洋細菌の代謝により!"##$%&'()*"#$+,&'()

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図6．大気CO2を吸収するputrescine の1H-NMRスペクトル50 mM putrescine 重水溶液を蓋付きの24穴プレート内で72時間室温で静置し、時間毎にNMRチューブに移し、内部標準の1,4-dioxianeを添加し1H-NMR（A）および13C-NMR（B）を測定した。

17

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The Japanese Society of Polyamine Researchポリアミン研究

ポリアミン（2018）5:14-20

30

50

25

40

20

30

15

20

10

10

5

0

0
0

24

Time (h)O

H3N

CO32- (mM)

60

N
H

Put

O

HCO3- + CO32- in Put

+
H2N

HCO3-

Carbamate (%)

シリーズ

N

O
O

Pz
HCO3- + CO32- in Pz

7248

図 7．Putrescineとpiperazineが大気CO2を吸収して生じたcarbamate誘導体とHCO3- + CO32-の推移
50 mM putrescine（Put）およびpiperazine（Pz）の重水溶液を蓋付きの24穴プレート内で、72時間室温で静置した。時
間毎にNMRチューブに移し、定量の内部標準の1,4-dioxianeを添加後、NMR（600 MHz）を測定し、carbamate誘導体の割合とHCO3- + CO32-濃度を算出した。

その濃度が減少した後、海洋細菌が産生したポリア

水溶液（1 mL）を24穴プレートに分注後に蓋をミンが炭酸イオン（CO32-）濃度を上昇させ、培地し、室温で72時間静置した。所定の時間に、NMR成分であるcitrateやpeptoneの影響を受けて、チューブに移し、内部標準の1,4-dioxaneを添加後

calcite結晶が生じると推定できる。実際に、に1Dおよび2D-NMRを測定した。その結果、CaCO3形成能を有する菌培養液をLC/QTOF型質量

putrescineは大気圧下のCO2とも効率よく反応し、分析装置（SCIEX）で分析した結果、代表的なポリ

carbamate誘導体へと変化していくことが確認でき

アミンと共に多くのポリアミン誘導体を検出するこた（図6）。各アミンのcarbamate誘導体の割合とに成功した（図5）。

を、 1 H-NMRスペクトルにおいて、!-methylene
protonの積分値の比から算出したところ、48時間

6. NMRを用いたポリアミンのCO2吸収機構の解明

静置後には、一級ジアミンのputrescine（50ポリアミンがCO2を水溶液中にどのように吸収すmM）では53％、二級ジアミンのpiperazine（50

るかを、NMRを用いて解析した。50 mMmM）では20％がcarbamate誘導体に変化していた

putrescineまたはpiperazine（環状ジアミン）の重
NH2

H2N

（図6A，7）。また、一定量の1,4-dioxaneと共に
O

+

CO2

O

N
H

(1)

NH3

O
O

H2N

N
H

NH3

NH3

+

+

H2O

H2N

HCO3-

H3N

NH3

+

HCO3-

(2)

NH3

+

CO32-

(3)

スキーム 1．PutrescineのCO2吸収機構（1）一級アミンが大気中のCO2と反応し、安定なcarbamate誘導体が生じる。
（2）Carbamate誘導体は徐々に水和し、より安定なHCO3­が生じる。
（3）CO32­はジカチオンとなったputrescine存在下で安定化される。

18

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ポリアミン研究

ポリアミン（2018）5:14-20

13 C-NMRを測定し、重炭酸イオンと炭酸イオンのしたが、ポリアミン溶液と空気の接触面積を増や総量（HCO3­ + CO32-）を算出したところ、24時

す、温度を上げる、溶液を攪拌する、空気を吹込間以降徐々に増加し、48時間後には、putrescine

む、高濃度のCO2と接触させるといった条件では、

で約10 mM、piperazineで約20 mMまで上昇した

非常に速い速度でCO2と反応する。反応速度に関し（図6B，7）。これらの結果から、ポリアミンによては、合成アミンとCO2取り込みに関する多くの研る空気中のCO2吸収機構は、ポリアミンがCO2と反究が報告されている8­9)。また、生体反応において応しcarbamate誘導体となり、carbamate誘導体がも、生体分子内のアミノ基とCO2の反応の重要性が徐々に水和してHCO3-が生じ、ポリアミンがさらに知られている。例えば、光合成のCO2固定酵素であHCO3-からH＋を引き抜きCO32-が生じ石灰化が促進

るRubiscoの活性化は、活性中心のリジン残基がされていると推定できる（スキーム１）。また、一CO2と結合しcarbamate型になることで起こる10)。

級ジアミンを有するポリアミンのcarbamate誘導体

また、血液中のCO2輸送の一部を担うとされているは非常に安定であることが分かった。次に、

カルバミノヘモグロビンは、ヘモグロビンのアミノ

carbamate誘導体のpH安定性を調べるため、65％

末端がCO2と結合したものである11)。ポリアミンのがcarbamate誘導体である1,3­propandiamine重CO2との反応性は特に高くcarbamate誘導体も比較

水溶液のpHを調整し、1H-NMRを測定した。その的安定であるため、生体内でポリアミンの一部が結果、1,3­propandiamineのcarbamate誘導体は

carbamate誘導体として存在し、CO2輸送や無機炭

pH 8-11の範囲では比較的安定であることが分かっ

素濃度維持に関与している可能性は十分にあると思た（図8）。これらの解析から、ポリアミンのCO2われる。

吸収能の鍵は、carbamate誘導体の安定性にあり、

7. 結語

水溶液中でcarbamate誘導体が安定して存在できるために、より多くのHCO3- + CO32-が生じることが本研究は生体物質であるポリアミンとCO2の反応わかった。本実験では、大気圧下という非常にCO2性と石灰化への関与を指摘した初めての例である。

分圧が低い条件で、且つ、蓋をしたプレート内で反海洋生物の石灰化部位の無機炭素濃度は通常高く、応させたため、CO2を十分に吸収するのに数日を要pH 8.5〜9.5と弱アルカリ性であることが報告され

H3N

NH3

H3N

NH

H2N

NH2

O

70

Carbamate (%)

O

60
50
40
30
20
10
0

7

8

9

pH

10

11

12

図 8．1,3-propanediamine のcarbamate誘導体のpHに対する安定性
65％がcarbamate誘導体となった1,3-propanediamine（50 mM/D2O）のpHを調整し、1H-NMRでcarbamate誘導体の割合の変化を調べた。

19

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ポリアミン研究

ポリアミン（2018）5:14-20

5.

ている12,13)。生体内のpH調整に塩基性物質で細胞内に高濃度で存在するポリアミンが関与している可能性はあるのではないだろうか。海洋生物の石灰化6.

に寄与する能動的なCO2輸送機構の存在を明らかに出来れば、石灰化反応がCO2固定であると分子レベルで証明できる。冒頭で述べたように、海洋生物の石灰化反応はCO2放出とされる場合も多く、海洋生物のCO2の固定量は過小評価されている。サンゴ礁

7.

などがCO2を固定していることが証明できれば、サ8.

ンゴ礁保全にも好影響を与えるであろう。また、著者らはCO2を吸収させたポリアミン溶液が、光合成におけるCO2固定酵素であるRubiscoのカルボキシル化の基質となりうること（投稿中）、ポリアミン
溶液の付与が植物の個葉レベルの光合成量を増加させることも新たに見出しており、次の機会に紹介させて頂きたい。今後は、サンゴなどの海洋生物の石9.

灰化や植物の光合成におけるCO2輸送機構、生体内のCO2ガス交換とポリアミンの関わりなどを検討し10.

ていきたい。将来、ポリアミンが地球の炭素循環の鍵となる生体物質であることが証明できることを期
待する。
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日本ポリアミン学会

The Japanese Society of Polyamine Research

シリーズ

実験手技ノート

ポリアミン（2018）5:21-26

ポリアミン研究に役立つ化合物の合成（１）ポリアミン骨格の合成
森谷 俊介、鮫島 啓二郎
東京都医学総合研究所

幹細胞（156-8506東京都世田谷区上北沢2-1-6）
１

はじめに

Step 1

生化学誌で化学合成の実験手技をどのように記す

1,4-ジブロモブタンとフタルイミドカリウ

ムとの反応

べきか迷ったが、基本的な実験操作法については他[反応条件]

書に譲り、反応後の複雑な系から目的生成物を単離タルイミドカリウム2 mmolをジメチルホルムアミする過程に比重を置いて記述することにする。化合ド（DMF）2 mL中に加え、80ºC、3時間攪拌する

物の選択は入手が難しいことを一つの条件とし、筆（この比率でスケールアップ可能）。

者の経験からポリアミンの化学合成の概観がつかめ[反応経過]

るように心掛けた。本稿ではプトレッシン、スペル

くく、はじめ懸濁状態であるが、次第に沈みやすい

ミジンを対象として、小スケールで収率も満足で沈殿に変わり攪拌を止めるとすぐに沈殿するようにき、必要ならば市販の安定同位体標識原料を利用しなる［臭化カリウム（KBr）の沈殿］。

てポリアミン骨格内に安定同位体を導入できる合成[生成物の分離]法について記す。
２

フタルイミドカリウムはDMFに溶けに生成物N,Nʼ-ジフタロイルプトレッシン（Ⅰ）は水に難溶性、KBrは水溶性、DMF
は有機溶媒、水両方に易溶なので、反応液を十分量

プトレッシンの合成の水に注ぐと化合物Ⅰのみが沈殿してくる。これをポリアミン合成の出発化合物である1,4-ジアミノ

沪取し、水洗して乾燥粉末にする。

ブタンは低分子量で容易に合成できるが、揮散、無Step 2 化合物Ⅰの脱フタロイル化

機塩の混入に特に注意が必要である。ここでは二種[反応条件] 化合物Ⅰの粉末およそ0.4 gを耐圧試験類の方法を紹介する。
２−１

1,4-ジブロモブタン1 mmolに対してフ管（耐酸性O-リング、スクリューコック付き）に入ガブリエル法れ、濃塩酸：酢酸（1 : 1 v/v）混液4 mLを加えて合成の行程（Step 1 ~ 2）をチャート1に示す。

密封し、120ºC、3日間（目安）加熱加水分解する。
[反応経過]

不溶性の化合物Ⅰが加水分解の進行とともに溶解していくのを目安として、均一な溶液になるのを待って反応終了とする。
[生成物の分離]

反応液中、プトレッシンはイオン型、オルトフタル酸は分子型（水に溶けにくいが若干溶ける）になっている。もし反応液を中和してアルカリ性にすると、プトレッシンは分子型となり揮散するので、分離の過程で液性は酸性を保つことが必須である。
操作121

反応液の濃縮乾固

反応液を室温に戻すと日本ポリアミン学会

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実験手技ノート

ポリアミン（2018）5:21-26

オルトフタル酸が析出するので、できるだけ温かい化合物に適用でき、収率も60%程度で満足できるうちに濃縮用ナスコルベンに水で洗い込み、水流ポ

後者の方法を紹介する。合成の行程（Step 1 ~ 2）

ンプ（オイルポンプの使用厳禁）とロータリエバポ

をチャート2に示す。

レータで減圧濃縮乾固する（水浴の外温は自由）。
残渣に純水を加えて多量のオルトフタル酸を懸濁、ろ過して除き、冷水適量で洗い、沪液と洗液を合わせて試料溶液とする。
操作2

カラムクロマトグラフィ

強酸性イオン交

換樹脂（DOWEX 50W x 8, 100-200メッシュ、交換容量1.7 meq/mL）をあらかじめ1 M程度の水酸
化ナトリウム（NaOH）、水、ついで4 M程度の塩
酸、水で順次洗いH型として準備する。使用量は理論生成量のプトレッシンのおよそ7 ~ 8倍meqに当たる交換容量を目安とする。操作1で調製した試料溶液をカラムにかける。残存しているオルトフタル酸やクロルイオンなどの陰イオンはカラムを素通り

Step 1 1,2-ジブロモエタンとシアン化カリウムとし、プラスに荷電したイオン型のプトレッシンはカの反応

ラム上部からしっかり吸着する。かけ終わった後、[反応条件]

カラムを~ 0.5 M 塩酸でプトレッシンの吸着バンド

mLの水に溶かし、それにエタノール 3.75 mL およが目視できるまで十分に洗う（一価の陽イオンなど

び 1,2-ジブロモエタン 7 mmolを加え, 混合液を4も溶出される）。次いで1 M 塩酸で洗い（吸着バ

時間加熱還流する。

ンドは見えにくくなるがプトレッシンの溶出は通常（解説）この反応は最初のニトリル基の置換が律速

心配しなくて良い）、2 M 塩酸でプトレッシンをで直ちにサクシノジニトリル（Ⅱ）になる。塩基で溶 出 す る 。 溶 出 の 終 了 は 薄 層 ク ロ マ ト グ ラ フィ

あるシアン化カリウムの有効利用と避けられないイ（TLC）（シリカゲル、n-ブタノール/酢酸/水 (3 :ソニトリル体の生成をできるだけ抑制するための経

2 : 2)、ニンヒドリン検出）で調べてプトレッシン

験的な比率（等モル）である2)。

の溶出分画を集め減圧濃縮乾固し、プトレッシン二[反応経過]

塩酸塩の粗結晶を得る。
操作3

再結晶

反応時間の経過に伴いKBrが一部析出するとともに反応液の着色が強まり、同時にイソニ

粗結晶を少量の50% 水/エタノトリル体に起因すると思われる異臭が発生する。4ールに溶かし、それにエタノールを加えて結晶が析時間を目安に反応を停止する。

出し始めたらしばらく室温に放置し、4ºCで一晩放[生成物の分離]置した後、結晶を沪取してデシケータ中で乾燥す化合物Ⅱはアセトン、水、エタノールなどに可溶で、エーテルには難溶である。このる。沪液を濃縮して残存プトレッシンを更に結晶化

ような溶媒への溶解性を考慮して、反応により生成するのは二価の金属塩の混入の可能性があるので注したKBrとの分離は、反応溶液にアセトンを過量に意が必要である。
２−２

シアン化カリウム 7 mmol を 1.25

加えてKBrを析出させ沪過して除き、沪液を濃縮乾

ニトリルの還元

固して水分が大部分除去された残渣に更にアセトン

ニトリルの還元は一般的に還元中間体が不安定なたを加えてKBrの大部分を沪別除去する。アセトンをめ収率が悪く、昔から多くの方法が工夫されてき除去して得られた残渣を直接Step2 の試料とするた。推奨できる方法として常圧接触還元法と水素化（KBrが残っていても構わない）。

物還元法１）とがあるが、ここではポリアミン関連
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実験手技ノート

ポリアミン（2018）5:21-26

Step 2 化合物Ⅱの還元[反応条件及び経過]

15N-Potassium phthalimide

あらかじめテトラヒドロホウ

1,4-Dibromobutane-1,1,4,4-d4酸ナトリウム 12 mmolをテトラヒドロフラン

13C-Potassium cyanide(THF) 9 mLに懸濁し、トリフルオロ酢酸 (TFA)

13C,15N-Potassium cyanide

12.5 mmolを攪拌下注意しながら滴加する（激し[1- 13 C]-Ethylene gas (ブロムを付加して1,2-

く 発 泡 す る ） 。 次 いで 氷 冷 し た そ の 混 合 液 に 、dibromoethaneにする)

Step 1で調製した化合物Ⅱ 3 mmol に対してTHF
およそ 1 mLを加えて溶かした試料溶液をピペッタ

３

ーでゆっくり加える（特に激しい発泡はない。更にフラスコをTHF少量で洗い同様にして加える）。滴

スペルミジンの合成

非等価のアミノ基3個を持つスペルミジンを合成するために利用される反応は、各種長鎖ポリアミン

加終了後、室温に戻し12時間攪拌を続けて反応をの合成およびアミノ基の選択的アセチル化などに応完結させる。残存テトラヒドロホウ酸ナトリウム・用することができる。プトレッシンからスペルミジ

トリフルオロ酢酸は水を加えると激しく反応して分ンを合成する行程（Step 1 ~ 6）をまとめてチャー

解し、強塩基性を示す。強塩基性溶液中ではプトレト3に示す。

ッシンは上述したように揮散するため、水の代りに
濃塩酸2 mLを1滴ずつ注意しながら加え、発泡が治まった後液性が酸性になっていることを確かめて次の操作1の試料溶液とする。
[生成物の分離]操作1

試料溶液の濃縮乾固

試料溶液中のTHFやTFAを減圧で濃縮、除去する（発泡に注意）。残渣に2 M 塩酸を加えて再溶解し濃縮乾固すると、ホウ酸関連と思われる無機化合物とプトレッシン塩酸塩の白色残渣が得られる。適量の水に溶かしpH試験紙でpH 5 ~ 6になるように希水
酸化ナトリウムで中和し、操作2の試料溶液とする。
操作2 カラムクロマトグラフィ

上記２−１（Step2）の生成物の分離、操作2で準備調整した
DOWEX 50W x 8（H型）を再度1 M NaOHでNa型に変え水洗したカラムに、操作1で得られた試料溶液をかける。かけ終わってからカラムを水で良く洗う（ホウ酸関連無機化合物の排出）。次いで0.2
M 塩酸を流し流出液が十分酸性になるのを目安として、塩酸濃度を上げ２−１と同様にしてプトレッ
シン二塩酸塩を得る。Na型カラムを用いた理由
は、試料をかけたときにH型カラムの場合カラムの中で発泡が認められたためである。
上記したプトレッシン合成法に適用できる市販の安定同位体標識化合物を参考のために記す。
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Step 1

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ポリアミン（2018）5:21-26

モノBoc-プトレッシン（Ⅲ）の合成[反応条件]るための常法である。アミンとベンズアルデヒドをプトレッシン二塩酸塩（2.2 mmol）

脱水縮合させてアルジミンを形成させ、二重結合をを2 M 酢酸ナトリウム水溶液3 mL及びエタノール9

還元してベンジル基に変換する。

mLに溶かして氷冷し、激しく攪拌しながら二炭酸[生成物の分離]

ジ-t-ブチル[(Boc)2O, 2.2 mmol]を加える。3 ~ 4時し、残渣を水−エーテルの系で分液ロートで化合物Ⅳを抽出し、水層を捨てる。新たに水を加え、水洗間後に4 M NaOH 0.3 mLを加えて、室温で12時間

操作を繰り返す（少なくとも3回、ホウ酸関連塩の攪拌し続ける。
[生成物の分離]

反応液をそのまま減圧濃縮乾固除去）。エーテル層を減圧乾固する（エーテルを除

反応液を減圧濃縮乾固し、3 M酢

いた後、エタノールを加えて再乾固し完全に脱水す

酸8 mLを加える（発泡注意）。不溶性成分を含む
懸濁液にクロロホルム5 mLを加えて分液ロートでる）。そのまま化合物Ⅳとして次のStep 3に進む。

良く振りクロロホルム層をとり、酢酸層にクロロホ

Step 3N-3-ブロモプロピルフタルイミドによる化

ルム5 mLを更に加えて同様操作を行い、クロロホ合物Ⅳのアルキル化

ルム層を合わせる。まとめたクロロホルム層は3 M[反応条件]

酢酸3 mLで洗い、酢酸層は先の酢酸層と合わせ、量換算)及びN-3-ブロモプロピルフタルイミド 0.75

クロロホルム層はジBocプトレッシン分画としてプ

mmolをアセトニトリル 5 mLに溶かし、KF/

トレッシンの回収に使用する。酢酸層に4 Mアンモ

セライト 0.5 gを加え、還流冷却器を付けて、攪拌

ニア10 mLを加えて塩基性とし、クロロホルムで化しながら12時間加熱還流する。化合物Ⅴの検出は合物Ⅲを抽出し濃縮乾固してそのままStep 2の原料

TLC(シリカゲル、ベンゼン/アセトン（4 : 1）、とする。分子型の化合物Ⅲは空気中の炭酸ガスで炭UV検出)で行う。新たに観察されるテーリング気味

酸塩になりやすいので注意が必要である。

の強いUV吸収バンドが化合物Ⅴである。

（解説）アミノ基の保護試薬は種々あるが、プトレ
ッシンの片方のアミノ基だけを選択的に保護できる

KF/セライトの調製3)：フッ化カリウム5 gをような試薬はない。一方のアミノ基が保護されると

精製水 125 mLに溶かしセライトNo545 5

他方のアミノ基の保護反応が早まるためである。上gを加えてまぶし、ロータリエバポレータで減記反応条件はジBoc体の生成を少しでも抑制するた

圧濃縮乾固する（外温めの条件として報告されたものであるが、化合物Ⅲに移し更にアセトニトリル13 mLで洗いろ過

ロートでの抽出分離操作で化合物Ⅲが容易に得られする。KF/セライトを乳鉢に移し、そのままること、ジBocプトレッシンを塩酸処理すればプト

乾燥剤塩化カルシウムの入ったデシケータにレッシンの回収が容易に行えることがメリットであ移し減圧乾燥（一晩）する。翌日粉末化してる。

保存容器に移し更に一晩減圧乾燥して常圧に化合物Ⅲのモノベンジル化[反応条件]

50 ~ 60 ºC）。アセ

トニトリル 13 mLにまぶしてガラスフィルタの収率は30%程度である。収率が悪くても、分液Step 2化合物Ⅳ 0.75 mmol (不純物込みの重戻し、室温保存、用時使用する（乾燥のし過化合物Ⅲ 0.8 mmolをメタノール 8

ぎに注意）。

mLに溶かし、トリエチルアミン 0.8 mL、ベンズ
アルデヒド 90 µL、無水硫酸マグネシウム（脱水[生成物の分離]操作1

反応液の濃縮乾固反応剤）を加えて室温で1時間攪拌後、氷冷下、テトラ液中のKF/セライトを沪別しアセトニトリルで洗ヒドロホウ酸ナトリウム 90 mgを少量ずつ15分以

い、沪液と洗液を混ぜて濃縮乾固する。アセトニト

上かけて加える（発泡を伴う）。室温に戻し 30分

リルが残っていると操作2の分離に影響があるの

間攪拌を続ける。

で、ベンゼンを適量加えて再濃縮乾固し試料とす（解説）一級アミンを1モルのベンジル基で保護する。
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操作2

実験手技ノート

カラムクロマトグラフィ

ポリアミン（2018）5:21-26

シリカゲル（ワの検出はTLC（シリカゲル、n-ブタノール/酢酸/水

コーゲルC-300）7 gをベンゼン/アセトン（50 :(3 : 2 : 2)、UV及びニンヒドリン検出）で行う。

1）で平衡化してカラムを調整する。操作１で得たStep 5 ベンジル基の脱離試料を同じ混合溶媒8 mLに溶かしてカラムにかけ[反応条件]る。更に同じ混合溶媒で流し続け、吸着バンドの先スパチュラ2 ~ 3杯分のパラジウム−活性炭素（Pd端の移動状況を見ながら必要に応じてアセトン含量10%）触媒を加え、接触還元装置にセットする。

を高め、バンドがカラムの先端に近づいてから溶離

水素ガスに置換した後、60ºCで攪拌を続ける

液を集め始めてベンゼン/アセトン（20 : 1）で溶

[反応経過]

離を続ける。適宜TLCで確かめながら単一バンドのンへの完全変換脱離を行う。

（解説）化合物Ⅴはスペルミジンの三つのアミノ基[生成物の分離]に別の保護基がついた化合物で、目的に応じて選択沪液を集め、触媒を酢酸で洗った洗液をまとめて濃触還元で、フタロイル基はヒドラジンで脱離する。

縮乾固する。ほぼ単一バンドの化合物Ⅶ・二酢酸塩

以下のStep 4、5、6はスペルミジン塩酸塩を効率を得る。化合物Ⅶの検出は化合物Ⅵと同じTLC条件

良く得るための保護基の脱離順序である。

で行い、ベンジル基の脱離によりUV吸収バンドのフタロイル基の脱離（ヒドラジン分解）

消失を確かめる。

化合物Ⅴ 0.54 mmolをナスコルベン

Step 6 Boc基の脱離（30 mL）に入れ、メタノール 4.5 mLに溶かし、[反応条件]

ヒドラジン水和物 0.17 mLを加えて攪拌しながら3時間などは、化合物の酸に対する安定性や後処理なップ可能）。

どを考慮して適宜決める。スペルミジンは酸に対し30 ~ 60分後に白色チーズ様不溶物が安定なので、例えば0.5 M塩酸中で加温すれば1時析出しはじめ、時間と共に増量する（オルトフタル

間程度で完全に脱離する。一例として、化合物Ⅶの酸とヒドラジンが結合した不安定化合物）。
[生成物の分離]操作1 反応液の濃縮乾固

量から塩酸塩として消費される3倍モルの塩酸を目室温に安として、その数倍モルに対応する0.5 M塩酸を加戻した反応液をそのまま減圧濃縮すると突沸し易いえて行う。

ので空冷下で注意しながら溶媒を除く。
操作2 化合物Ⅵのクロロホルム抽出

Boc基は塩酸酸性で容易に炭酸ガスの気泡を伴いながら脱離する。塩酸濃度や温度条件、時間を目安に加熱還流する（この比率でスケールア[反応経過]

ディスポーザブルメンブレンフィ

ルタ（PTFE、0.45 µm）に反応液を通して澄明な的に脱離できる。Bocは塩酸酸性で、ベンジルは接[反応条件]

数時間で水素の吸収は収まるが、その後室温のまま一晩攪拌を続けてベンジル基のトルエ

飴状化合物Ⅴを得る。

Step４

化合物Ⅵを酢酸5 mLに溶かし、ミクロ[生成物の分離]得られた残渣

操作1

反応液の濃縮乾固Boc由来の二酸化炭素やイソブテンが発泡の原因となり突に4 Mアンモニアを~ 10 mL加えナス型コルベンに

沸には十分注意して減圧濃縮乾固する。過量の塩酸栓をして激しく振る。ルミノール様化合物は分解しを除去し、スペルミジン三塩酸塩の白色結晶を得てオルトフタル酸アンモニウムとヒドラジンになる。

り、溶解する。化合物Ⅵは一級アミンと三級アミン

操作2を持ったジアミンで、アンモニアアルカリ性水溶液

再結晶

50% 水/エタノールに溶かし、それにエタノールを加えて結晶が析出し始めたらしば

中で分子型になっている。この溶液にクロロホルム

らく室温に放置し、さらにエタノールを適宜加えてを加えて良く振ると、化合物Ⅵのみがクロロホルム

4ºCで保存する。プトレッシンの場合より50% 水/層に移行する。クロロホルム層はヒダ沪紙を通してエタノールの使用量が比較的多くても結晶化は容易

含まれる水分を沪紙に吸収させて澄明なクロロホルである。

ム抽出液とし、濃縮乾固する。得られる飴状残渣はそのままで十分な純度の化合物Ⅵである。化合物Ⅵ

上記したスペルミジン合成法に適用できる安定同位25

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実験手技ノート

ポリアミン（2018）5:21-26体標識化合物として、プトレッシンのところで記述したものに

15 N-N-3-bromopropylphthalimide

を加える。
４

おわりに

スペルミンの合成は、次回アセチルポリアミンの合成で付録として解説する予定である。スペルミジンの合成法を参考にして、プトレッシンからどのような行程で合成すればよいかを考えてみるのも面白
いだろう。
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日本ポリアミン学会

The Japanese Society of Polyamine Research最新の研究紹介
納豆菌によるスペルミン分解とスペルミジン／スペルミンアセチルトランスフェラーゼ遺伝子発現
の関わり

小林 和也

新潟県農業総務課政策室（前 新潟県農業総合研究所食品研究センター）
Bacterial degradation of spermine and expression of spermidine/spermine acetyltransferase in
Bacillus subtilis (natto) under liquid cultivation
Kazuya Kobayashi, Yuji Kubo, Yuichiro Horii, Toshikazu Nishiwaki, Shin Kamiyama, Hideyuki Sone,
Satoshi Watanabe. Journal of General and Applied Microbiology, 2017 63, 373
納豆は大豆由来の豊富なポリアミンを含有する高ポリアミン食品であるが、一方で発酵中にスペルミン(SPM)が減少することが技術的な課題であった。
そこで、筆者らは納豆菌によるSPM分解について基礎的な研究を行ったところ、納豆菌はLB培地で培養した場合にSPMを速やかに分解することを明らかにした。この分解反応はアセチル化によるものであることから、スペルミジン／スペルミンアセチルトランスフェラーゼ（SSAT）の関与が示唆された。
そこで枯草菌で同定されている２種のSSAT（BltDおよびPaiA）をコードする遺伝子bltDおよびpaiAの
mRNA発現量を測定したところ、LB培地にSPMを添加した場合に、納豆菌のbltD発現量が顕著に増加することを確認した。したがって、BltDが納豆菌における主要なSPM分解酵素と推測された。また、最少培地で試験をした場合にはSPM分解及びbltDの発現亢進が認められないことから、分解にはSPM以外の何らかの因子が必要であるという興味深い知見も得られた。
核小体におけるアンチザイム２を介した新規ユビキチン非依存的c-Myc分解経路
村井 法之
東京慈恵会医科大学分子生物学講座
Novel ubiquitin-independent nucleolar c-Myc degradation pathway mediated by antizyme 2
Noriyuki Murai, Yasuko Murakami, Ayasa Tajima, Senya Matsufuji
Scientific Reports 2018, 8(1), 3005
これまでがん原遺伝子産物であるc-Mycタンパク質の細胞内における分解は、Thr-58がリン酸化されたc-Myc
がFbxw7/FBW7と呼ばれるユビキチンリガーゼによって認識およびポリユビキチン化され、プロテアソームにより行われることが知られていた。我々は新たにポリアミン調節タンパク質ファミリーであるアンチザイム2(AZ2）がc-Mycと核小体で相互作用し、ユビキチン非依存的にc-Mycを分解促進することを発見した。さらにAZ2のノックダウンは、核小体のc-Mycを安定化しc-Mycが関与するリボソームRNA前駆体も増加させた。低酸
素や低栄養（グルコースフリー）環境においては、c-Mycのダウンレギュレーションが観察されるが、このとき細胞内のポリアミンも上昇する。これらの環境におけるAZ2のノックダウン解析から、ポリアミンの上昇がAZ2の発現を誘導し核小体におけるc-Myc の分解を促進することが示唆された。

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The Japanese Society of Polyamine Research最新の研究紹介
マーカーレス遺伝子欠損によるBacteroides doreiのアルギニンデカルボキシラーゼ遺伝子speAの機能解析

阪中 幹祥, 栗原 新
石川県立大学

生物資源環境学部

Functional analysis of arginine decarboxylase gene speA of Bacteroides dorei by markerless genedeletion
Mikiyasu Sakanaka, Yuta Sugiyama, Misaki Nara, Aya Kitakata, Shin Kurihara
FEMS Microbiology Letters, 2018, 365(4), fny003.
ヒト腸内細菌叢において優勢な細菌種であるBacteroides doreiにおいて、マーカーレス遺伝子欠損系を確立した。具体的には、他のBacteroides属細菌で応用されているように、チミジンキナーゼ遺伝子（tdk）欠損株と対抗選択マーカーtdkを用いてマーカーレス遺伝子欠損を導入する系を構築した。本系を駆使して作出したアルギニンデカルボキシラーゼ遺伝子（speA）欠損株は、親株と比較して生育能が大幅に低下していた。さらに、speA欠損株の細胞内および培養上清中のスペルミジン濃度は親株よりも大きく低下していた。以上より、Bacteroides doreiにおけるマーカーレス遺伝子欠損系の確立、および、本菌のスペルミジン生合成におけるspeAの重要性の解明に成功している。
スペルミン酸化酵素はアクロレインの産生により毛細胆管形成を促進する
植村 武史

株式会社アミンファーマ研究所
Spermine oxidase promotes bile canalicular lumen formation through acrolein production
Takeshi Uemura, Tomokazu Takasaka, Kazuei Igarashi, Hiroshi Ikegaya
Scientific Reports 2017, 7(1), 14841
スペルミン酸化酵素（Spermine oxidase, SMOX）は、スペルミンを酸化的に分解し、反応副産物としてH2O2および3-aminopropanal（3-AP）を生成する。3-APは非酵素的に脱アミノ化し、アクロレイ
ン（CH2=CHCHO）を生じる。アクロレインは反応性が高く強い毒性を示す。我々は、肝細胞におけるSMOXおよびアクロレインの生理機能をHepG2細胞を用いて検討した。SMOXの細胞内分布を検討した
結果、肝細胞間に形成される毛細胆管に局在が見られた。SMOXノックダウン細胞では、毛細胆管の形成が有意に減少した。アクロレインスカベンジャーN-benzylhydroxylamineにより毛細胆管の形成が減少したことから、SMOX依存的に生成したアクロレインが毛細胆管の形成に関与することが示唆された。毛細胆管の形成におけるSMOX、アクロレインの役割を検討した結果、細胞骨格再構築に重要な
Aktシグナルの抑制因子PTENがアクロレインによりアルキル化され不活化した結果、毛細胆管の形成が促進されることが示唆された。毛細胆管は肝細胞から分泌された胆汁を総胆管へと導く重要な構造である。本研究では、SMOXおよびアクロレインの毛細胆管形成における役割が明らかになった。
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The Japanese Society of Polyamine Research最新の論文紹介
青枯病トマトの導管液のメタボロミクス-病原細菌Ralstronia solanacearumが産生するプトレ
ッシンはトマトの青枯病を促進する(紹介者)石井友理

関西学院大学大学院理工学研究科
Metabolomics of tomato xylem sap during bacterial wilt reveals Ralstonia solanacearum produces
abundant putrescine, a metabolite that accelerates wilt disease
Tiffany M. Lowe-Power, Connor G. Hendrich, Edda von Roepenack-Lahaye et al.
Environmental Microbiology, 2018, 20(4), 1330
病原細菌Ralstonia solanacearumはトマトやジャガイモに青枯病を引き起こす。青枯病とは、本菌が植物の木部へ侵入し、バイオフィルムの形成により導管液の流入を阻止することで、水分の上昇が妨げられ、植物が萎れることを指す。本論文では、①R. solanacearumが植物体(トマト)に感染すると、導管液の栄養分が濃縮されること、②感染後にポリアミンのうちプトレッシンが著量含まれること、③R. solanacearumが導管
液中でプトレッシンを産生・排出すること、④植物体をプトレッシン水溶液に浸すと青枯病の諸症状が促進され、またR. solanacearumの増殖が活性化されることが認められた。本研究により、植物体内におけるプトレッシン
が、青枯病を引き起こす重要な要素であることが示された。プトレッシンの濃度調節が、農作物の病害を防ぐ手段となることが期待される。
植物のサーモスペルミン合成酵素の結晶構造（紹介者）篠原志桜里

岡山大学大学院自然科学研究科
Crystal structure of thermospermine synthase from Medicago truncatula and substrate discriminatory
features of plant aminopropyltransferases
Bartosz Sekula and Zbigniew Dauter
Biochemical Journal, 2018, 475, 787
植物は、スペルミジン合成酵素から独自の分子進化により獲得したスペルミン合成酵素と、進化的により古く原核生物のトリアミン／アグマチンアミノプロピル転移酵素(TAAPT)起源と推定されるサーモ
スペルミン合成酵素を持っている。本研究では、マメ科のモデル植物であるタルウマゴヤシのサーモス
ペルミン合成酵素MtTSPSを結晶化した。X線小角散乱のデータと合わせて解析した結果、MtTSPSは相称型のホモ４量体で、その中央に8つのストランドからなる!バレルの分子間ドメインがあることがわかった。他の多くのアミノプロピル転移酵素はホモ２量体である。そうした分子集合は、スペルミジンの認識とサーモスペルミンの解放の効率向上に寄与していると予想される。さらに植物の他のアミノプロ
ピル転移酵素との比較から、スペルミジンやスペルミンの合成酵素では基質としてジアミノブチル基が配置される部位に、ジアミノプロピル基が配置する特異性に関わるアミノ酸を特定した。
29

日本ポリアミン学会

The Japanese Society of Polyamine Research年会報告

第９回年会総括
年会世話人

藤原伸介

関西学院大学理工学部生命科学科
日本ポリアミン学会第９回年会は、2018年1月19日(金)〜20日(土)の２日間にわたり、兵庫県西宮市の関西学院大学上ヶ原キャンパス関学会館において開催されました(写真1)。寒さの厳しい時期であったにも関わらず、初日から多数の方にご参加いただき（事前登録者89名）、活発な議論が行われました。
今回は特別講演として、大橋康司先生(参天製薬株式会社•研究開発本部) に「スペルミジンの酸化によるラット網膜色素上皮の変性」と題するご講演を、Han-Jia Lin先生（台湾海洋大学）には「Polyamine based novel carbon materials as high-eﬃciency and low-toxicity bactericides」と題するご講
演をいただきました。Han-Jia Lin先生には、2018年9月に台北で開催される国際ポリアミン学会の概要を紹介していただきました。国際学会への参加を考えていた日本のポリアミン研究者にとって、今回の詳細な情報は役立ったのでないでしょうか。今年の年会では、一般講演としては32演題の発表がありました（19日に14演題、20日に18演題）(写真1)。哺乳類の生理現象に加え、植物や微生物を対象とした研究も紹介され、分野を越えた情報交換がなされました。特に今年はじめてポリアミン学会に参加された方も多く、この年会によりポリアミン研究のネットワークが拡がれば、担当者として非常に嬉しく思います。懇親会は、19日夕方に同じ建物内の別の部屋で開催され、72名の方が参加されました。懇親会では一般講演中にできなった議論も行われていたように感じます。学会に華を添える余興として、
大阪大学のダンスサークル、関西学院大学のよさこいサークルによる演舞も行われました(写真2)。年会担当者として不慣れな点も多々ありましたが、ポリアミン学会事務局の先生方、昨年の年会を担当された河合剛太先生、根本直樹先生のご助言もあり、何とか無事に終えることができました。心より感謝申し上げます。
今年度の年会を開催するにあたり、広瀬化学薬品株式会社様、本学（関西学院大学）社会連携機構からは、協賛としてご支援をいただきました。また、湧永製薬株式会社様、株式会社アズバイオ様、大関
株式会社様、マルカン酢株式会社様には、講演要旨集に広告のご支援をいただきました。さらに、協同
乳業株式会社様からは美味しいヨーグルトを、マルカン酢株式会社様からは高級食酢をご提供いただきました。年会開催を支えて下さった関係者の方々に、あらためて心より御礼申し上げます。

写真1

写真2

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日本ポリアミン学会

The Japanese Society of Polyamine Research

年会報告

日本ポリアミン学会第９回評議員会議事録
日時: 平成30年1月19（金）11:45〜13:00
会場: 関西学院会館

輝きの間

出席者：五十嵐一衛、大島泰郎、大澤仲昭、岡孝己、柏木敬子、河合剛太、川喜田正夫、早田邦康、松藤千弥、鈴木秀之、村井法之、藤原伸介
議事予定:
1. 役員人事
1) 第12回年会担当役員候補の選出
高橋卓氏（岡山大学）を第12回年会担当役員候補として選出した。

2. 会則の変更
1) 会則第3章第４条および７条に、外国人特別会員の会則を追加する。
2) 会則第８章委員会を設け、第21条を追加する。
3) 日本ポリアミン学会企画・運営委員会規程を設ける。
以上3件が承認された。
3. 事業報告
1) 会員数・会費納入状況
2) 学会誌の発行(ポリアミン学会誌4巻1号, 2号)
以上2件が承認された。
4. 日本学術会議協力学術研究団体加入申請についてゴードンカンファレンスにおいて16名の外国人に特別会員の入会により会員数は100名を超え、協力学
術研究団体の申請が可能となったので申請することとした。
5. 事業計画
1) 第9回年会 (西宮)年会担当役員：藤原伸介氏（関西学院大学）

2) 第10回年会（金沢） 年会担当役員：栗原新氏（石川県立大学）

3) 第11回年会（東京）年会担当役員：松藤千弥 氏（慈恵医大）4)トランスグルタミナーゼ・ポリアミン合同学術集会（2018年9月24日（祝・月）〜26日（水）第89回日本生化学会大会（神戸）の前後または期間中に開催するか検討することとした。
5) 広報活動について
・学会誌の発行（２回/年）
・学会ホームページの随時アップデート
以上5件が承認された。
6. 会計報告31

日本ポリアミン学会

The Japanese Society of Polyamine Research年会報告1) 平成28年度決算および監査報告
2) 平成29年度収支状況報告3) 平成30度予算
以上3件が承認された。
7. 学会誌広告掲載に関する趣意書・申込書・企業リストついて広告掲載のメリットを明確にしてから再度検討することとした。
8. その他
1) 第9回総会議長・副議長候補推薦
議長： 千葉大学

西村和洋氏

副議長：関西学院大学

石井友理氏

上記2名を総会の議長および副議長として推薦することとした。
以上

32

日本ポリアミン学会

The Japanese Society of Polyamine Research

年会報告

日本ポリアミン学会第９回総会議事録
日時: 平成30年1月20（金）15:50〜16:20
会場: 関西学院会館
1. 第9回総会議長・副議長の選出
議長：西村和洋氏（千葉大学）
副議長：石井友理氏 （関西学院大学）
上記2名が総会の議長および副議長として選出し承認された。
2. 役員人事
第12回年会担当役員の選出
高橋卓氏（岡山大学）を選出し承認された。

3. 会則の変更
1) 会則第3章第４条および７条に、外国人特別会員の会則を追加する。
2) 会則第８章委員会を設け、第21条を追加する。
3) 日本ポリアミン学会企画・運営委員会規程を設ける。
以上３件が承認された。
4. 事業報告
1) 会員数・会費納入状況。
2) 学会誌の発行(ポリアミン学会誌4巻1号, 2号)
以上2件が承認された。
5. 事業計画
1) 第9回年会 (西宮)年会担当役員：藤原伸介氏（関西学院大学）

2) 第10回年会（金沢） 年会担当役員：栗原新氏（石川県立大学）

3) 第11回年会（東京）年会担当役員：松藤千弥 氏（慈恵医大）
4) トランスグルタミナーゼ・ポリアミン合同学術集会
2018年9月24日(祝・月)〜26日(水)第89回日本生化学会大会（神戸）の前後
または期間中に開催するか検討する。
5) 広報活動について
・学会誌の発行（２回/年）
・学会ホームページの随時アップデート
学会ホームページは、平成28年9月20日にリニューアルされた。
6) 日本学術会議協力学術研究団体への申請
今年度内に協力学術研究団体申請を行う。
以上6件が承認された。
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日本ポリアミン学会

The Japanese Society of Polyamine Research年会報告

6. 会計報告
1) 平成28年度決算および監査報告
2) 平成29年度収支状況報告3) 平成30度予算
以上3件が承認された。
7. 連絡事項
1) 開催予定の国際会議
5th International Conference on Polyamines: Biochemical, Physiological and Clinical Perspectives
会期：2018年9月2日〜７日
会場：台湾
オーガナイザー：Kazuei Igarashi, Enzo Agostinelli and Han-Jia Lin2) 開催予定の国内学会および学術集会
第91回日本生化学会大会
会期：2018年9月24日（月）〜26日（水）会場：国立京都国際会館
第41回日本分子生物学会年会
2018年11月28日（水）〜30日（金）会期：2018年11月28日（水）〜30日（金）)会場：パシフィコ横浜
以上34

日本ポリアミン学会

The Japanese Society of Polyamine Research

事務連絡
学会より
○学会費の納入をお願いします2018年度の学会費の納入をお願いいたします。会計年度は４月から１年間となっております。研究室でまとめて納入される場合は、事務局（polyamine@jikei.ac.jp、TEL:03-3433-1111(内)2275、FAX:
03-3436-3897）まで納入者全員のお名前をお知らせください。これまでの未納分がある方は合わせてご納入ください。よろしくお願いいたします。
1. 会費（年額）
2. 振込先正会員

一般 4,000円

賛助会員

30,000円

三菱東京UFJ銀行
普通口座

学生 2,000

虎ノ門支店（支店番号：041）

0084363

日本ポリアミン学会

事務局

松藤千弥

○退会の届出をお願いします
卒業等でポリアミン学会を退会される方は事務局までお知らせください。既卒の方については研究室の代表の方がまとめてご報告くださると助かります。
○5th International Conference on Polyamines: Biochemical, Physiological and Clinical
Perspectivesのお知らせ
上記国際会議が2018年9月2日から7日まで台湾で開催されます。
詳細については以下の国際会議HPでご確認ください。
http://www.polyamines2018.com○日本ポリアミン学会

第10回年会のお知らせ

会期：平成30年12月7日（金）、8日（土）会場：石川県山中温泉（予定）
年会担当：栗原 新（石川県立大学）
最新情報は学会HPでご確認ください。

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日本ポリアミン学会

The Japanese Society of Polyamine Research

事務連絡

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日本ポリアミン学会

The Japanese Society of Polyamine Research

役員・事務局・委員会・賛助会員
評議員

五十嵐 一衛（アミンファーマ研、千葉大）
大島 泰郎（共和化工）
大澤 仲昭（藍野大学）
岡 孝己（湧永製薬）
柏木 敬子（千葉科学大）
河合 剛太（千葉工大）
川喜田 正夫（都医学研）
草野 友延（東北大学）
塩川 光一郎（帝京大）
白幡 晶（城西大）
鈴木 秀之（京都工繊大）
早田 邦康（自治医大）
松藤 千弥（慈恵医大）
村井 法之（慈恵医大）

事務局

事務局長 松藤 千弥（慈恵医大）
総務担当 村井 法之（慈恵医大）
会計担当 大城戸 真喜子（慈恵医大）
広報担当 小黒 明広（慈恵医大）

企画・運営委員会

植村 武史（アミンファーマ研）
大城戸 真喜子（慈恵医大）
小黒 明広（慈恵医大）栗原 新（石川県立大）照井 祐介（千葉科学大）西村 和洋（千葉大）
根本 直樹（千葉工大）
東 恭平（千葉大）
松本 光晴（協同乳業）
松本 靖彦（帝京大学）
南澤 麿優覽（千葉工大）
村井 法之（慈恵医大）
森屋 利幸（共和化工）

日本ポリアミン学会賛助会員

コンビ株式会社37

日本ポリアミン学会

The Japanese Society of Polyamine Research

企画・運営委員会

活動報告

平成２９年度 企画・運営委員会

活動報告○2017年5月に第1回 企画会議（参加者；植村、大城戸、小黒、栗原、照井、西村、根本、東、松本光、松本靖、南澤、村井、森屋）、2017年11月に第2回 企画会議（参加者：植村、大城戸、小黒、栗原、照井、西村、根本、東、松本靖、村井、森屋）を開催し、学会の活性化を目的に以下の企画を提案・実行した。
・外国人特別会員の新設について提案した。
・企画・運営委員会の会則案を作成し、評議員会へ提出した。
・第9回年会での招待講演の提案・招聘を行った。
・学会員以外のポリアミン研究者に対し第9回年会への参加勧誘を行った。
○委員会内に以下の作業部会を設置し、継続的な活動を行った。
（＊＝責任者）
国際会議準備（＊植村、照井、西村、松本靖、村井）
外国人特別会員の勧誘をゴードン会議で行った。
日本学術会議 協力学術研究団体への申請作業を行った（2017年3月に申請）。
学会誌編集（＊小黒、植村、大城戸、照井、松本靖、森屋）
2017年4月に学会誌Vol.4 No.1を発行した。
2017年11月に学会誌Vol.4 No.2を発行した。
学会ホームページ（＊根本、小黒、栗原、西村）
2017年9月に学会ホームページをリニューアルした。
学会ホームページの更新・運営作業を行った。
広告（＊松本靖、大城戸、東）学会誌広告の募集要項を作成し、企業への募集を開始した。
学会誌Vol.4 No.2に広告１件を掲載した。

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日本ポリアミン学会

The Japanese Society of Polyamine Research編集後記
今年の冬は日本各地で雪が降りました。積もった雪ももう溶けて、桜の花が咲いています。季節が変
わり、新学期が始まりました。新学期になり色々と環境が変わり新しい出会いがあると思います。
本号の巻頭言は、塩川先生にお願いいたしました。五十嵐先生とポリアミンの話をしたことが塩川先
生のポリアミンの研究の始まりであったとのことでした。塩川先生が出会いを大切にして、自身の研究について常に考えながら他者の意見に耳を傾けていることがわかる印象的なエピソードだと思いました。「分子生物学の教科書におけるポリアミン・サイエンスの占めるスペースが小さい」というご意見はその通りで、一般的な分子生物学の教科書では、ポリアミンの生理活性について詳細には記載されていないと思います。例えば20年後の分子生物学の教科書ではどうなっているのでしょうか。ポリアミンの項目があり、詳細な説明があるでしょうか。
本号では、安元先生らや酒井先生らの総説でポリアミンが関与する新しいシステムの発見について説明していただきました。日本ポリアミン学会の会員だけでなく基礎生物学者においてとても興味深い内容であると思います。学会誌「ポリアミン」の編集に携わりポリアミン研究の色々な総説を読ませて頂
いて、20年後にはポリアミンが重要な生理活性物質として認識されているのではないかと思いました。
おそらくポリアミンの項目はないと思いますが、教科書の全編にポリアミンが登場するのではないかと期待してしまいました。
将来的にはポリアミン研究者達が一丸となってポリアミンのスペースが大きいポリアミンを中心に据えた分子生物学の教科書を書いたらいいのではないかと思いました。そのためには多くの研究者が多角的にポリアミン研究を展開して基礎生物学における新しい概念を打ち立てていくことが重要であると思います。我々編集者たちは、多くの研究者がポリアミンに興味を持つように、より意義深い学会誌にしていくことを重要な課題としております。より良い学会誌になるように、読者の皆様の忌憚ないご意見をお待ちしております。学会誌「ポリアミン」を読んでポリアミン研究に参入する研究者達との出会いを大切にしていけたらと思います。
（ ポリアミン学会誌編集委員会 委員松本靖彦）＜ポリアミン学会誌編集委員会＞
委員長

小黒明広（慈恵医大）

委員

大城戸真喜子（慈恵医大）
植村武史（アミンファーマ研）
照井祐介（千葉科学大）松本靖彦（帝京大）
森屋利幸（共和化工）

日本ポリアミン学会 学会誌「ポリアミン」
第5巻1号(2018年4月)
発行:日本ポリアミン学会

http://pa.umin.jp/

polyamine@jikei.ac.jp

製作:日本ポリアミン学会 企画・運営委員会

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日本ポリアミン学会

The Japanese Society of Polyamine Research

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