客观日本

新潟大学确立龙涎香的人工合成系统,发现了新的药理活性

2020年11月30日 化学材料

本文根据新潟大学成果发布整理而成

日本新潟大学农学部(生物有机化学领域)的佐藤努教授和上田大次郎助教,与该校齿学部的柿原嘉人助教、农学部的原崇副教授以及国立科学博物馆的山田格博士和田岛木棉子博士等人组成的联合研究团队,确立了人工合成龙涎香的化学系统。龙涎香是源自抹香鲸的“梦幻般的高级香料和中药材”,研究团队此次发现了龙涎香的新药理活性,有望作为改善骨代谢和预防阿尔茨海默病的药物使用。该成果为将龙涎香作为香料或药物等使用开辟了新途径。

龙涎香其实是抹香鲸的肠道结石。从公元前就在全球各地被当作香料使用,用于生产高级香水等,但自从商业捕鲸被禁后,龙涎香就成了几乎无法再获得的“梦幻香料”。偶尔被海浪冲到岸上等,便会导致高价交易,引发全世界的关注。

另外,龙涎香还被用于中药和传统医药,其药理活性也备受关注。目前还不清楚龙涎香醇(Ambrein)的生成机制,也无法利用其生物合成酶和基因(图1)。因此,研究团队人工制造了一种新的酶“龙涎香醇合成酶”,在通过生物合成确立供应路径的同时,还实施了向龙涎香醇的香气成分进行化学转化,以及评价药理活性的研究(图1)。

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图1:龙涎香的人工合成系统及新的药理活性

研究团队首先通过改变细菌的酶,制造了能大量生产龙涎香醇的“龙涎香醇合成酶”。龙涎香醇的收获率比以前报告的数字提高20倍左右。接下来确立了从龙涎香醇高效向龙涎香的香气成分进行化学转化的系统。香气成分的收获率约为既有方法和天然龙涎香的8~15倍。香气成分的比例因光敏剂的种类而异,表明可以根据反应条件改变“人工龙涎香”的香味。最后利用酶合成的龙涎香醇发现了两种新的药理活性,即促进破骨细胞分化和抑制β-淀粉样蛋白诱导性神经细胞死亡。今后有望用来开发改善骨代谢和预防阿尔茨海默病的药物。

此次,研究团队利用在研究室里制造出的酶,通过人工生物合成路径合成了生物合成路径不明的稀有天然产物龙涎香醇,并大幅提高了合成效率。在龙涎香醇的生物合成中,不仅是真正的生产者,连天然的生物合成酶也尚未确定。本研究通过不同的生物合成酶设计,制造出了难以利用生物合成基因的天然产物,具有重要的意义。

未来展望

此次的研究成果为将龙涎香用作香料和药物等开辟了新道路。另外,还有望制造具有超过天然产物的药理活性和香味的“人工龙涎香”,为取得进一步的成果,目前正通过产学合作和跨领域合作推进联合研究。

论文信息
题目:Construction of an artificial system for ambrein biosynthesis andinvestigation of some biological activities of ambrein
期刊:Scientific Reports volume 10, Article number: 19643 (2020)
Doi:10.1038/s41598-020-76624-y

日语发布原文
编译:JST客观日本编辑部

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