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住木・梅澤記念賞受賞講演会記録
2008 年 11 月 7 日，グランドヒル市ヶ谷 3 階「瑠璃西の間」【2008 年度受賞講演，座長：西村吉雄】

海洋渦鞭毛藻由来の抗腫瘍性マクロリドの探索と利用に関する研究
小林淳一（北海道大学大学院薬学研究院）

渦鞭毛藻は，赤潮や毒化した魚介類の有毒成分

近年，我々は沖縄の異なる海域で採取したの真の生産者として知られており，その分類学的Amphidinium 属の渦鞭毛藻 5 株（ Y-100， Y-71，

位置づけや，染色体構造・配列の特徴から，生物

Y-25，HYA024，および HYA002）より，11 種の新学的にユニークな微小生物として認識されている。

規マクロリド amphidinolide B4 (35)，B5 (36)，C2

また，渦鞭毛藻は重要な生物活性天然物資源の一(37)，amphidinolactone A (38)，B (39)，iriomote-つであり，世界中で広く研究されている。

oride 1a-1c (40-42)， 3a (43)， amphidinolide B6

我々は，沖縄産の海洋扁形動物 Amphiscolops(44)，B7 (45)（表 1）を単離・報告している。

sp. に共生する渦鞭毛藻 Amphidinium sp. が産生す本講演では，これらのマクロリドの単離・構造

る，興味深い化学構造や生物活性を有するマクロ解析，および amphidinolide H (8) の分子標的，リド化合物およびポリケチド類について研究を進

amphidinolide 類の生合成に関与すると考えられるめており，2003 年までに細胞毒性を示す 34 個のpolyketide synthase (PKS) のクローニングについマクロリド化合物，amphidinolide A-H (1-8)，J-Sて，最新の研究成果を報告するとともに，近年他(9-18)，T1 (19)，U-Y (20-24)，G2 (25)，G3 (26)， の研究グループにより行われた amphidinolide 類のH2-H5 (27-30)，および T2-T5 (31-34)を単離・報告している（図 1 および 2）

全合成研究についても概説する。

1–6)。これらの単離収率および細胞毒性を表 1 に示してある。

1. 渦鞭毛藻 Amphidinium sp. の培養

Amphidinolide 類は，ユニークな化学構造をも

Provasoli’s Erd-Schriber (ES) supplement を加え

ち，顕著な細胞毒性を示すことから，全合成研究た海水培地にて，Amphidinium 属渦鞭毛藻の大量の魅力的なターゲットとされ，これまでに am-培養を行い，上清と藻体を分離後，藻体をメタ

phidinolide A (1)，J (9)，K (10)，P (15)，R (17)， ノール／トルエンで抽出し，各種クロマトグラ
T1 (19)，T3-T5 (32-34)，V (21)，W (22)，X (23)， フィーを用いて分離・精製することにより，新規および Y (24) の全合成が達成されている。

マクロリド化合物を得ることができた 7–18)。

[Proceedings] JUN’ICHI KOBAYASHI: Search for antitumor macrolides from marine dinoﬂagellates andtheir biomedical application.

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図 1．Amphidinolide A-H (1-8)，J-S (9-18)，T1 (19)，U (20) の構造

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図 2．Amphidinolide V-Y (21-24)，G2-G3 (25-26)，H2-H5 (27-30)，T2-T5 (31-34) の構造

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表 1．Amphidinolide A-H (1-8)，J-S (9-18)，T1 (19)，U-Y (20-24)，B4 (35)，B5 (36)，B6 (44)，
B7 (45)，C2 (37)，Amphidinolactone A (38) および B (39)，Iriomoteolide 1a (40)，1b (41)，1c (42)，および 3a (43) のラクトン環の大きさ，単離収率，ならびに細胞毒性

2. 新規マクロリドの単離・構造解析間のエステル結合の存在が示唆された。5 位およ2-1. Amphidinolactone A および B

び 9 位の二置換オレフィンのジオメトリーを，1H-Amphidinium 属の渦鞭毛藻 Y-25 株より，新規

1H 間の結合定数によりそれぞれ Z 体および E 体と13 員 環 マ ク ロ リ ド ， amphidinolactone A (38， 帰属した。
C20H30O4) を単離した 7)。
1NOESY スペクトルにおける相関，ならびに C-1H- H COSY スペクトルの詳細な解析により， 16 のケミカルシフト値が，Z 配置の二重結合に挟C-2 から C-20 までの炭素鎖を帰属した。CH2-2 おまれたメチレンの典型的な値を示したことより，

よび CH-12 のケミカルシフト値より，C-1 と C-12

C-14 と C-17 の二置換オレフィンをいずれも Z 体

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図 3．新規 Amphidinolactone A (38)，B (39)，Iriomoteolide 1a (40)，1b (41)，1c (42)，3a (43) の構造と帰属した。

NOESY 相関に基づいて推定した。C-21 から C-25

C-8，C-11，および C-12 の相対立体配置につい部分，C-1 から C-2 部分の相対立体配置，およびては，NOESY スペクトルにおける相関より 38 のマクロラクトン環のコンフォメーションについてように推定した。

も推定した。

同じ Amphidinium 属渦鞭毛藻 Y-25 株より，新規 26 員 環 マ ク ロ リ ド amphidinolactone B (39，8)2-2. Iriomoteolide 1a-1c および 3aC32H54O8) を得た 。 2D NMR スペクトルの詳細

顕著な細胞毒性を示す 20 員環マクロリド iri-な検討ならびに重水素誘起シフトより平面構造をomoteolide 1a (40 C29H46O7) を，底生性の Amphi-帰属し，テトラヒドロフラン環部分の相対立体配dinium 属渦鞭毛藻（HYA024 株）より単離した 9)。

置については NOESY スペクトルの解析により，40 の平面構造は主に 2D NMR の解析により，C-2， C-22， C-23，および C-25 の相対立体配置

相対立体配置は 1H-1H および 13C-1H カップリング

については 1H NMR のカップリング定数ならびに定数の詳細な解析，ならびに ROESY 相関に基づ476 (82)

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図 4．ROUSH らによる amphidinolide E (5) の逆合成解析

図 5．LEE らによる amphidinolide E (5) の逆合成解析

いて推定した。40 の絶対立体化学については，改良モッシャー法を用いて帰属した。
同じ HYA024 株からは， 20 員環マクロリド

Iriomoteolide 3a (43， C25H38O6) は ， Amphidinium 属渦鞭毛藻 HYA024 株より得られた細胞毒性を示す 15 員環マクロリドである 19)。 2D NMR

iriomoteolide 1b (41， C29H46O7)お よ び 1c (42， の解析により 43 の平面構造を，JBCA 法ならびにC30H48O7)も得られた 10)。

NOESY 相関の解析により相対立体配置を帰属し1142 と 40 の ROESY および H- H 結合定数の比較を比較したところ，両者のマクロラクトン間部分た。さらに，改良モッシャー法を適応し，43 の絶対立体配置を帰属した。

における相対立体化学は同一であり， 42 は 40 の4-hydroxy-3-methylpentyl 側鎖の立体異性体と帰3. Amphidinolide 類の全合成研究属した。

3-1. Amphidinolide E

Iriomoteolide 1b (41) は，40 のアーティファク

Amphidinolide E (5) は，分子中にテトラヒドロトであると推定されたが，CHCl3 または MeOH 中フラン環，4 個の C1 分岐鎖，および 3 個の水酸基では 41 と 40 との間に変換は観測されなかった。

を含む 19 員環マクロリドである 16)。近年，渦鞭Oct. 2009

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毛藻の大量培養により得られた 5 (2 mg) を用いた

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ATPase は 2 の影響を受けなかった。

分解反応により，5 の絶対立体配置を帰属した。

これらの結果より，amphidinolide B (2) は，直一方，Amphidinolide E (5) の全合成は，ROUSH

接アクチンとミオシンに作用し，トロポニン-トロらのグループにより，アルデヒド 47 とアリルシラ

ポミオシンを介した収縮機構の Ca2⫹ 感受性を増ン 48 の環化付加反応，つづく 46 のオレフィンメ加させることで，アクトミオシンの ATPase 活性20)。近タセシスを鍵反応として達成された（図 4）を増加させ，筋フィラメントの収縮反応を増強さ年， LEE らは， 52 の b -alcohoxy acrylate 部分のラせていることが示唆された 24)。

ジカル環化反応で得られた 51 と，50 の Julia カッ

Amphidinolide H (8) を作用させた細胞の表現形

プリングより生成した 49 のマクロラクトン化によの解析により，8 は細胞内アクチンの形成を阻害り，amphidinolide E (5) の全合成を達成した（図することが明らかになった。さらに，amphidino-21)5） 。これら 2 グループの全合成研究は，我々がlide H (8) はアクチンの重合を促進させ，F-アク提出した amphidinolide E (5) の構造ならびに立体チンを安定化させることが判明し，その結合部位化学を支持するものであった 22)。

はアクチンサブドメイン 4 の Tyr200 であることが明らかになった。また，amphidinolide H (8) は，3-2. Amphidinolide H

微小なアクチンの形成を促進し，続いてアクチン26 員環マクロリド amphidinolide H (8) は，1 個繊維の収縮を介した F-アクチンの凝集を引き起このエポキシド， 6 個の C1 分岐鎖，ならびに 4 個のすことを明らかにした。これらの結果より，am-水酸基をもつことが構造上の特徴である。本化合

phidinolide H (8) はアクチンと共有結合する新し物は，腫瘍細胞 L1210 および KB（IC50: 0.00048 おいタイプの F-アクチン安定化物質であることが分よび 0.00052 m g/mL）に対して顕著な細胞毒性

かった 25)。さらに，amphidinolide H (8) は，F-アを示した。8 の相対立体配置は，X 線結晶構造解

クチンと phalloidin の感受性を増強することも示析により帰属した。また， 8 より得た C-22-C-26

された 26)。

17,18)

セグメントの tris-(S)-MTPA エステルの 1H NMRを， (2S )-3-hydroxy-2-methylpropionate より導い

5. Amphidinolide 類の生合成研究

た C-22-C-26 セグメントの tris-(S)-MTPA 体ならび

図 66)に amphidinolide 生産株に対する 13C 標識に tris-(R)-MTPA 体と比較することにより，8 の絶酢酸の取り込み実験により得られた，amphidino-18)。

lide C (3)， H (8)， T1 (19)，および他の Amphi-

最近， FÜRSTNER らのグループにより amphidi-dinium 属の渦鞭毛藻より単離されている amphidi-対立体配置を帰属した

nolide H (8) の全合成が達成され，提出構造が正しいことが確認された 23)。

nol 427) (53) の 13C 標識パターンを示した。
これらの取り込み実験の結果より，これらマクロリドの主鎖は，通常のポリケチド生合成経路だ

4. Amphidinolide B と H の作用機序

けではなく，酢酸ユニット (c-m) から C-1 が欠落

アクトミオシンはアクチンとミオシンの再構成した部分（m，m-m，m-m-m など）を含むユニーにより形成されるが，amphidinolide B (2) によりクな生合成に基づいて生成していることが判明しその ATPase 活性は，トロポニン-トロポミオシンた。さらに，全ての C1 分岐鎖は酢酸の C-2 からな複合体の存在下で濃度依存的に増強されたが，ミり，酢酸の C-1 もしくは C-2 に結合していること

オシンの Ca2⫹-， K⫹-EDTA-ATPase または Mg2⫹-が明らかになった。これらの特異な酢酸の取り込478 (84)

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図 6．Amphidinolide C (3), H (8)，T1 (19)，Amphidinol 4 (53) への 13C 標識酢酸の取り込みパターン

みパターンは，他の渦鞭毛藻由来のポリケチドでthase， acyl transferase， dehydratase， ketoreduc-も観測されている 28)。

tase，acyl carrier protein および thioesterase と相同

一方，我々は，Amphidinium 属渦鞭毛藻（Y-42性を示した 29)。

株） より， amphidinolide 類の生合成に関わるPKS 遺伝子のクローニングを試みた。

6. まとめ既知の type I PKSs の b -ketoacyl synthase ドメイ

最近の研究により，Amphidinium 属より単離さンのアミノ酸配列よりデザインした縮重プライれたマクロリドは，有望な医薬リード化合物，なマーを用いた PCR により， Amphidinium sp.（ Y-らびに生命科学の基礎研究に有用なバイオプロー

42 株）のゲノム DNA より 14 個の b -ketoacyl syn-ブとなり得ることが明らかとなってきた。

thase 遺伝子を得た。得られた遺伝子配列を検出

これまでに単離された amphidinolide 類の中で，するプライマーを作成し，他の株について PCR をamphidinolide H (8) および N (13) は，顕著な細胞行った結果，これらの DNA 配列は amphidinolide毒性ならびに抗腫瘍活性を示し，新しいタイプの産生株に特有のものと判明した。上記のプライ

抗がん剤のリード化合物として期待されている。

マーを用いた PCR スクリーニングにより， Am-Amphidinolide H (8) の作用機序については数多

phidinium sp.（Y-42 株）のゲノムライブラリーかくの研究がなされている一方，多くの amphidino-ら単離したポジティブクローンの推定遺伝子産物

lide 類の作用機序は未解明である。これらの作用は，既知の type I PKSs に含まれる b -ketoacyl syn-解析を行うためには，これらマクロリドの生産性

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THE JAPANESE JOURNAL OF ANTIBIOTICSの改善を行う必要があり，そのひとつのアプロー
チとして，Amphidinium 属渦鞭毛藻由来のポリケチド合成酵素遺伝子の利用があげられるが，渦鞭7)毛藻の巨大なゲノム DNA から目的の遺伝子群を探し出すことは容易ではない。

Amphidinolide 類の生物医学的，薬理学的な応用研究をさらに展開させるため，渦鞭毛藻の細胞8)

生物学的，分子生物学的研究のさらなる発展を期待するものである。

9)
謝辞
本研究は， 1980 年代初期より三菱化成（ 現三菱化学）生命科学研究所にて開始され， 1989
年より現在まで北海道大学大学院薬学研究院にて10)行われたものであり，ともに研究を行った多くのスタッフ，学生の方々に深く感謝致します。

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23) FÜRSTNER, A.; L. C. BOUCHEZ, J. A. FUNE,
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24)

25)

26)

27)

28)

29)

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