Talaromyces cellulolyticus BF-0307から単離された新規ジヒドロイソベンゾフランCelludinone C
Celludinone Cの発見とSOAT阻害活性に関する研究
学術的背景
コレステロールエステル化酵素(Sterol O-Acyltransferase, SOAT)は、コレステロールのエステル化反応を触媒する酵素であり、細胞内の脂質恒常性の維持に重要な役割を果たしています。SOATには2つのアイソザイム、SOAT1とSOAT2があり、それらの組織分布と構造には顕著な違いがあります。SOAT1は多くの組織や細胞に広く存在するのに対し、SOAT2は主に肝臓と腸に発現しています。研究によると、SOAT1はアルツハイマー病やがんなどの疾患と密接に関連しており、SOAT2は心血管疾患の潜在的な治療標的とされています。したがって、SOAT1またはSOAT2を選択的に阻害する化合物の開発は、臨床的に重要な意義を持っています。
これまでに、研究者は真菌Talaromyces cellulolyticus BF-0307から2つの新しいSOAT阻害剤であるCelludinone AとBを単離しました。Celludinone AはSOAT1とSOAT2の両方を阻害するのに対し、Celludinone BはSOAT2に対して選択的な阻害作用を示します。Celludinone類化合物の生物学的および化学的特性をさらに探求するため、研究者はこの真菌の培養液からその類縁体を探索し、新しいジヒドロイソベンゾフラン類化合物であるCelludinone Cを発見しました。
論文の出典
本論文は、北里大学(Kitasato University)薬学研究科のReiko Seki、Kenichiro Nagai、Keisuke Kobayashiら研究者によって共同執筆され、2024年11月14日に『The Journal of Antibiotics』誌にオンライン掲載されました。この研究は、北里大学研究基金および日本私立学校振興共済会の支援を受けています。
研究の流れ
1. 真菌の培養と化合物の抽出
研究者はまず、Talaromyces cellulolyticus BF-0307株を種子培地を含む500ミリリットルのフラスコに接種し、27°Cで3日間振盪培養しました。その後、種子培養液を10リットルの発酵槽に移し、生産培地を使用して同じ条件下で6日間発酵を行いました。発酵終了後、研究者は培養液からアセトンを用いて化合物を抽出し、液体クロマトグラフィー(LC)と質量分析(MS)を用いて目標の理化学的特性を持つ化合物をスクリーニングしました。
2. 化合物の分離と精製
LC/UVおよびLC/MS分析を通じて、研究者は培養液から4つの構造関連化合物を分離し、新たに発見されたCelludinone C(1)および既知のPaeciloxanthone(2)、Talaroxanthenone(3)、Arugosin I(4)を単離しました。これらの化合物は、中圧カラムクロマトグラフィーと高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いてさらに精製され、最終的に純粋な化合物が得られました。
3. 構造解析
研究者は、1次元/2次元核磁気共鳴(NMR)および電子円二色性(ECD)スペクトルを用いて、Celludinone Cの構造を詳細に解析しました。その結果、Celludinone Cの分子式はC20H22O4であり、1つのキラル中心(C-8)を持つことが明らかになりました。半合成実験を通じて、研究者はその構造をさらに検証し、絶対配置を8Rと決定しました。
4. SOAT阻害活性の評価
研究者は、ヒトSOAT1およびSOAT2を発現するチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞を用いて、化合物1-4のSOAT1およびSOAT2に対する阻害活性を評価しました。その結果、Celludinone C(1)はSOAT1およびSOAT2に対してそれぞれ8.5 µMおよび12 µMのIC50値を示し、二重阻害作用を持つことが明らかになりました。さらに、研究者はCelludinone Cの立体異性体(+)-1と(-)-1の阻害活性に顕著な違いがあることを発見し、(+)-1の活性が(-)-1よりも高いことを確認しました。
主な結果
Celludinone Cの発見と構造解析:研究者はTalaromyces cellulolyticus BF-0307の培養液から新しいジヒドロイソベンゾフラン類化合物であるCelludinone Cを単離し、NMRおよびECD技術を用いてその構造と絶対配置を決定しました。
SOAT阻害活性:Celludinone CはSOAT1およびSOAT2に対して強い阻害活性を示し、IC50値はそれぞれ8.5 µMおよび12 µMでした。さらに、研究者はその立体異性体(+)-1と(-)-1の阻害活性に顕著な違いがあることを発見しました。
化合物の生合成経路の推測:研究者は、Arugosin I(4)がCelludinone B、Celludinone C、およびXanthone類化合物の共通前駆体である可能性を推測し、酵素触媒による立体選択的還元および脱水反応を経てCelludinone Cが生成されると考えました。
結論と意義
本研究は、新しいSOAT阻害剤であるCelludinone Cを発見し、その構造と生物活性を明らかにしました。Celludinone CのSOAT1およびSOAT2に対する二重阻害作用は、アルツハイマー病、がん、心血管疾患の治療における潜在的な応用の科学的根拠を提供します。さらに、研究者はCelludinone類化合物の生合成経路を推測し、合成生物学的手法を用いてこれらの化合物の生産を最適化するための理論的基盤を提供しました。
研究のハイライト
新規化合物の発見:Celludinone Cは、独自の構造と生物活性を持つ新しいジヒドロイソベンゾフラン類化合物です。
SOATの二重阻害作用:Celludinone CはSOAT1およびSOAT2の両方に対して強い阻害活性を示し、さまざまな疾患治療への応用が期待されます。
立体異性体の活性差:研究者はCelludinone Cの立体異性体(+)-1と(-)-1の阻害活性に顕著な違いがあることを発見し、将来の高選択性SOAT阻害剤の開発に重要な手がかりを提供しました。
その他の価値ある情報
研究者は半合成実験を通じてCelludinone Cの構造を検証し、酸性条件下で容易にラセミ化することを発見しました。この発見は、この類化合物の安定性および生物体内での代謝を理解する上で重要な情報を提供します。
本研究は、新しいSOAT阻害剤を発見しただけでなく、その疾患治療における潜在的な応用の科学的根拠を提供し、理論的および実践的に重要な意義を持っています。