メラニン生合成阻害作用を示す海洋天然物の探索
北海道大学大学院薬学研究科

小林淳

一Tyrosinase inhibitors may control over production of the dermal melanin pigment since tyrosinase, which isa bifunctional copper protein widely distributed in animals and plants, plays an important role in the processof melanin biosynthesis. In our going investigation of bioactive substances from marine organisms, we haveisolated novel cyclic peptides, showing tyrosinase inhibitory activity, from a marine sponge Hymeniacidon sp.
and novel alkaloids possessing inhibitory activity of melanin synthesis from a marine sponge Amphimedon sp.

る。また合成ヒドロキノン類（ヒドロキノン、ヒ１ 緒 言

ドロキシモノベンジルエーテル）にもチロシナー

近年、紫外線の増加といった原因からシミ・ソゼ阻害作用が認められるが、皮膚の脱色による白バカスや日焼けといった肌の色素沈着に関する関斑を生じるなどの副作用が報告されている。天然

心が、確実に増加している。こういった皮膚の物由来のチロシナーゼ阻害作用としては、コケモ

色素沈着の主な要因は、紫外線による日焼け、ホモから得られたヒドロキノン化合物アルブチンがルモン分泌異常によるメラニンの生産と排泄のバあり、現在化粧品添加物として広く用いられてランスが崩れることによると考えられており、スいる。これらのことからチロシナーゼ阻害作用

キンケアにおける重要な問題となっている。皮膚は、チロシン類似の構造を持つ化合物に特異的で色素のメラニンは非溶解性の巨大分子で、チロシあると考えられてきたが、最近、構造的に類似性ンを出発物質として生合成される。その初期段階のない環状ペプチド化合物にチロシナーゼ阻害作を触媒する酵素チロシナーゼが皮膚色素の形成に用あるいはメラニン合成阻害作用が見い出されて重要な役割を担っていることが明らかになっておいる。乳酸菌から単離された環状テトラペプチド

り、チロシナーゼによるメラニンの過剰生産を効や、ナデシコ科植物から得られた環状オクタペプ率的に抑制することができれば、こういった色素

チド・シュードステラリン類は、アルブチンと同沈着異常の予防や治療が可能になるものと期待さ等、あるいはそれ以上に強い阻害活性を示すことれる。

が知られている。しかしながら、海洋生物由来のこれまでにメラニンの合成阻害物質としては、こうじ酸やメルカプトプロピオニルグリシンが知メラニン合成阻害物質は、これまでに報告されてこなかった。

られている。これらの化合物は、チロシナーゼか

本研究では、これまでこの分野において未開拓ら銅イオンを除去することにより作用発現するこの状況にある海洋生物を素材として、チロシナーとから、重篤な副作用を持つ点で注意が必要となゼ阻害活性を主な指標としたメラニン合成阻害物

Search for new marine naturalproducts inhibiting melaninbiosynthesis

質を探索することを目的とする。

２ 実験・結果

Jun'ichi Kobayashi
Graduate School of PharmaceuticalSciences, Hokkaido University

沖縄で採取した海綿動物、原索動物、腔腸動物などをメタノールを用いて抽出し、有機溶媒で分配した。得られた抽出物に対してチロシナーゼ阻− 35 −

害作用を指標としたスクリーニングを行い、顕著状ペプチドの構造を解析した。Hymenamide A 〜な活性を示す抽出物を選別した。

E は蛋白性アミノ酸から構成される環状ヘプタペ

沖縄産海綿 Hymeniacidon sp. の抽出について、プチドであり、Hymenamide G、H、J および K

上記の活性を指標にしてシリカゲルカラム、ゲルは環状オクタペプチドである。これらの環状ペプろ過、ならびに逆相 HPLC などの種々のクロマチドは、いずれも芳香族アミノ酸を含む点、ならトグラフィーにより精製し、新規環状ペプチド

びに Hymenamide J、K を除いて複数のプロリン

H y m e n a m i d e A〜E、G〜HおよびJ〜Kを、既残基を有している点が特徴である。

１〜３）。

一方、別種の沖縄産海綿 Theonella sp. からは、これらの環状ペプチドの１次構造は、各種２新規環状ペプチド Keramamide B および F を単次元 NMR データの解析、部分加水分解反応で生離した（Fig. ２）４、５）。Keramamide B は、酸加水成したペプチドのエドマン分解、あるいは FAB分解物のアミノ酸分析により、Pro、Orn、Ile、nMS/MS のデータに基づいて帰属した。たとえば、− Val、α− aminobutyric acid（Aba）が各１残基ず

Hymenamide B の構造解析については、本化合物つ存在することが明らかとなった。２次元 NMR

知環状ペプチドとともに単離した（Fig.１、２）

1の H NMR データならびに酸加水分解物のアミを詳細に解析することにより、異常アミノ酸としノ酸分析により、２モルの Pro および Phe、１モて 2− bromo− 5− hydroxytryptophan（BhTrp）のルの Glu、Val、および Asn の存在が示唆された。

存在が判明し、他に α−ケト− β−アミノ酸、オ各アミノ酸残基のつながりについては、HMBC な

キサゾール環に共役したアクリル酸の存在も示唆

らびに FAB MS/MS（Fig. ３）に基づいて帰属しされた。各アミノ酸残基のつながりについてはた。各アミノ酸残基の絶対立体配置は、Marfey 法

HMBC および NOESY 等の２次元 NMR ならびにによりいずれも L 体であることがわかった。さらFAB MS/MS により帰属した。各アミノ酸残基に NOE データおよび分子力場計算に基づいて、の絶対立体配置は、分解生成物のキラル GC 分析

Hymenamide B の溶液中でのコンホーメーションにより決定した。Keramamide F も Keramamideを推定した（Fig. ４）。同様の手法により、他の環B とほぼ同様の手法で構造解析を行った。酸加Fig.1− 36 −

メラニン生合成阻害作用を示す海洋天然物の探索

Fig.2− 37 −

水分解物のアミノ酸分析により、Ala、Ile、Ise、− dehydrotryptophan（Δ− Trp）の存在が判明し、diaminopropionic acid（Dpr）が各１残基ずつ存在他に α−ケト− β−アミノ酸、チアゾール環に共役することが明らかとなった。２次元 NMR を詳細したアクリル酸の存在も示唆された。各アミノ酸に解析することにより、異常アミノ酸として α,β残基のつながりについては２次元 NMR ならびにFig.3 FAB MS/MS Fragmentations of Hymenamide B

Fig.4 Three-Dimensional Structure of the Lowest-Energy Conformer of Hymenamide B Evaluated by Molecular Mechanics Calculation− 38 −

メラニン生合成阻害作用を示す海洋天然物の探索

FAB MS/MS により帰属し、各アミノ酸残基の絶ことから、Keramaphidin B はエナンチオ混合物

対立体配置は、分解生成物のキラル GC 分析によであることが推定された。キラルカラムを用いり決定した。

た HPLC 分析の結果、（＋）−体および（−）−体の上記の環状ペプチドについてチロシナーゼ阻害比率は約 20：１であることがわかった。Ircinol

活性を調べたところ、Hymenamide E および K な

A は、高分解能 EIMS より、既知の Ircinal A よ

らびに Keramamide F に活性が認められた（表１）。

りも水素原子が２個多いことが明らかとなり、これらの結果から、活性発現には、環状部分の大Ircinal A のアルデヒド部分がアルコールに還元さきさにはあまり関係なく、芳香族アミノ酸部分がれた化合物と推定された。このことは Ircinal A活性に影響を及ぼしているのではないかと考えらの DIBAL による還元生成物のスペクトルデータれる。

が、Ircinol A のそれらと一致したことからも確認

沖縄産海綿 Amphimedon sp. より新規アルカロイドされた。Keramamine C の NMR データは既知のIricinol A、Keramaphidin B、および Keramamine

Manzamine C と類似しており、高分解能 EIMS より、C を、既知インドールアルカロイド Manzamine

Manzamine C よりも４ Dalton 大きいことがわかっ

６〜８）。Keramaphidin B は、た。NMR データの比較により、Keramamine C は高分解能 EIMS より得られた分子式から５環性

Manzamine C の β− carboline 環が tetrahydro− β化合物と推定された。HMQC− HOHAHA なら− carboline 環に置き換わった構造であると帰属しびに HMBC 等の２次元 NMR データに基づいてた（Fig. ５）。

A とともに単離した

Keramaphidin B の構造を帰属した。相対立体配

上記のマンザミン関連アルカロイドの他に、置については、NOESY スペクトルと X 線結晶解

海綿 Theonella sp. より単離したマクロライド析により明らかにした。Keramaphidin B は全体

Theonezolide A 9）、Spongidae 科の海綿より分離しとして光学活性体であるにもかかわらず、X 線

たセスキテルペノイドキノン Nakijiquinone A 10）、結晶解析に用いられた結晶はラセミ体であった

ならびにホヤ Aplidium multiplicatum より単離

表１

海綿由来の環状ペプチドのチロシナーゼ阻害活性− 39 −

Fig.5− 40 −

メラニン生合成阻害作用を示す海洋天然物の探索

表２

海洋天然物質のメラニン合成阻害活性したヌクレオシド関連化合物 Shimofuridin A 11）

たばかりであり、今後、さらにスクリーニングを（Fig. ５）について、Ｂ 16 メラノーマ細胞のメ進めることにより、これまでにない新しいタイプラニン合成阻害作用を調べた（表２）。その結 、のメラニン合成阻害剤の発見が大いに期待されManzamine A および Iricinol A に顕著な活性が認る。

められた。これらの化合物は共通の５環性構造を有しており、これらの部分構造が活性発現に重要

引用文献であると推測される。

１）Kobayashi J., Tsuda M., Nakamura T. et al., :Hymenamides A and B, new proline-rich cyclic

３ 考 察

heptapeptides from the Okinawan marine sponge

海洋生物から単離した環状ペプチドについて、

Hymeniacidon sp., Tetrahedron, 49, 2391-2402,

チロシナーゼ阻害活性を調べた結果、３種のペプ

1993.

チドに活性が認められた。これらのペプチドに含２）Tsuda M., Shigemori H., Mikami Y., et al., :まれる芳香族アミノ酸が活性発現に寄与している

Hymenamides C - E, new cyclic heptapeptides

ものと推測される。一方、B− 16 メラノーマ細胞

with two proline residues from the Okinawanのメラニン合成阻害活性については、５環性構造

marine sponge Hymeniacidon sp., Tetrahedron,を有するアルカロイドに顕著な活性が認められた

49, 6785-6796, 1993.

ことから、これらの環構造が活性発現に重要では

３）Tsuda M., Sasaki T., and Kobayashi J. :ないかと考えられる。以上の結果をもとに、構造

Hymenamides G, H, J, and K, four cyclic

活性相関を検討することにより、より優れたチロ

octapeptides from the Okinawan marine sponge

シナーゼ阻害物質ならびにメラニン合成阻害物質

Hymeniacidon sp.,の開発を検討する予定である。一方、海洋生物を1994.

素材としたメラニン合成阻害剤の研究は緒についTetrahedron, 50, 4667-4680,

４）Kobayashi J., Itagaki F., Shigemori H., et al.,− 41 −

: Keramamides B-D, novel peptides from thebiogenetic precursors of manzamine C from an

Okinawan marine sponge Theonella sp., J. Am.

Okinawan marine sponge, Tetrahedron Lett., 35,Chem. Soc., 113, 7812-7813, 1991.

4387-4388, 1994.

５）Itagaki F., Shigemori H., Ishibashi M. et al., :９）Kobayashi J., Kondo K., Ishibashi M. et al.,Keramamide F, a new thiazole-containing peptide: Theonezolide A, a novel polyketide naturalfrom the Okinawan marine sponge Theonella sp.,product from the Okinawan marine sponge

J. Org. Chem., 57, 5540-5542, 1992.

Theonella sp., J. Am. Chem. Soc., 115, 6661-6665,６）Tsuda M., Kawasaki N., and Kobayashi J. :1993.

Ircinols A and B, first antipodes of manzamine-10）Shigemori H., Madono T., Sasaki T. et al.,related alkaloids from an Okinawan marine: Nakijiquinones A and B, new antifungal

sponge., Tetrahedron, 50, 7957-7960, 1994.

sesquiterpenoid quinones with an amino acid

７）Kobayashi J., Tsuda M., Kawasaki N. et al. :residue from an Okinawan marine sponge,

Keramaphidin B, a novel pentacyclic alkaloid

Tetrahedron, 50, 8347-8354, 1994.

from a marine sponge Amphimedon sp.: a11）Kobayashi J., Doi Y., and Ishibashi M. :plausible biogenetic precursor of manzamine

Shimofuridin A, a nucleoside derivative isolated

alkaloids, Tetrahedron Lett., 35, 4383-4386, 1994.

from the Okinawan marine tunicate Aplidium８）Tsuda M., Kawasaki N., and Kobayashi J. :multiplicatum, J. Org. Chem., 59, 255-257, 1994.

Keramaphidin C and keramamine C, plausible− 42 −