研究者情報

マスター

アカウント（マスター）

• 氏名

  藤田　雅紀(フジタ　マサキ), フジタ　マサキ

所属（マスター）

• 水産科学研究院　海洋応用生命科学部門　生物資源化学分野

所属（マスター）

• 水産科学研究院　海洋応用生命科学部門　生物資源化学分野

独自項目

syllabus

• 2021, Introduction to Fisheries Sciences Ⅰ（水産科学汎論Ⅰ）, Introduction to Fisheries Sciences Ⅰ, 修士課程, 水産科学院, 水産科学，海洋生物学，生物多様性，生物資源, 環境, 資源探査, 漁業技術, 持続可能性, 環境保全, 養殖, 遺伝学, 生命工学, 微生物学, 化学，食糧科学,生物安全性
• 2021, 環境と人間, Environment and People, 学士課程, 全学教育, 生物資源，資源利用，機能性，マリンバイオマス，環境保全，マリンバイオテクノロジー，有効利用，高度利用，ゼロエミッション，SDGs
• 2021, 健康と社会, Health and Society, 学士課程, 全学教育, 魚、海藻、食生活、加工保蔵、嗜好性、栄養成分、機能性、健康、安全性
• 2021, 機器分析化学, Instrumental Analytical Chemistry, 学士課程, 水産学部, 電磁波，紫外可視分光法，赤外分光法，核磁気共鳴分光法，質量分析法，クロマトグラフィー，HPLC，LC-MS，GC，旋光度，電気泳動，DNAシーケンス，タンパク質，PCR，オミクス解析，立体化学
• 2021, 有機化学実験, Laboratory Work on Organic Chemistry, 学士課程, 水産学部, 生体成分、食品成分、抽出精製、クロマトグラフィー、構造解析、機器分析、有機反応、生物活性、生体高分子、核磁気共鳴、質量分析
• 2021, 潜水調査実習, Study and Training of Marine Research Diving, 学士課程, 水産学部, スクーバダイビング、潜水調査、スノーケリング、水上安全法
• 2021, 教科教育法（水産I）, Teaching Method of School Subjects(Fishery Ⅰ), 学士課程, 教育学部

researchmap

プロフィール情報

学位

• 博士（農学）（東京大学大学院農学生命科学研究科）

プロフィール情報

• プロフィール

  http://www.cris.hokudai.ac.jp/fujita/index.html/
  
  HPです。今後充実させていきます。

• 姓

  藤田, フジタ

• 名

  雅紀, マサキ

• ID各種

  201201058455003794

対象リソース

http://kaken.nii.ac.jp/d/r/30505251.ja.html

業績リスト

研究キーワード

• 環境細菌   クオラムセンシング   アオコ   赤潮   魚醤   シデロフォア   海洋生物資源   海洋天然物   生物有機化学   異宿主生産   生合成遺伝子   メタゲノム   生理活性物質   

研究分野

• ライフサイエンス / 水圏生命科学 / 水圏天然物化学
• ナノテク・材料 / 生物分子化学
• ライフサイエンス / 薬系化学、創薬科学

経歴

• 2012年 - 現在 北海道大学 水産科学研究院 その他
• 2008年01月 - 2011年11月 熊本大学 薬学部

学歴

• 1998年04月 - 2003年03月   東京大学大学院   農学生命科学研究科   水圏生物科学専攻

委員歴

• 2021年02月 - 現在   日本水産学会   企画広報委員会
• 2015年02月 - 現在   日本水産学会   水産学若手の会

論文

• Dopamine-Derived Guanidine Alkaloids from a Didemnidae Tunicate: Isolation, Synthesis, and Biological Activities.

  Ryuichi Sakai, Ken Matsumura, Hajime Uchimasu, Kei Miyako, Tohru Taniguchi, V Raghavendra Rao Kovvuri, Anjana Delpe Acharige, Kenneth G Hull, Daniel Romo, Lakkana Thaveepornkul, Sarin Chimnaronk, Hiroko Miyamoto, Ayato Takada, Hiromi Watari, Masaki J Fujita, Jiro Sakaue

  The Journal of organic chemistry 2024年04月01日 

  Mellpaladines A-C (1-3) and dopargimine (4) are dopamine-derived guanidine alkaloids isolated from a specimen of Palauan Didemnidae tunicate as possible modulators of neuronal receptors. In this study, we isolated the dopargimine derivative 1-carboxydopargimine (5), three additional mellpaladines D-F (6-8), and serotodopalgimine (9), along with a dimer of serotonin, 5,5'-dihydroxy-4,4'-bistryptamine (10). The structures of these compounds were determined based on spectrometric and spectroscopic analyses. Compound 4 and its congeners dopargine (11), nordopargimine (15), and 2-(6,7-dimethoxy-3,4-dihydroisoquinolin-1-yl)ethan-1-amine (16) were synthetically prepared for biological evaluations. The biological activities of all isolated compounds were evaluated in comparison with those of 1-4 using a mouse behavioral assay upon intracerebroventricular injection, revealing key functional groups in the dopargimines and mellpaladines for in vivo behavioral toxicity. Interestingly, these alkaloids also emerged during a screen of our marine natural product library aimed at identifying antiviral activities against dengue virus, SARS-CoV-2, and vesicular stomatitis Indiana virus (VSV) pseudotyped with Ebola virus glycoprotein (VSV-ZGP).
• Function of the algicidal bacterium Pseudomonas sp. Go58 isolated from the biofilm on a water plant, and its active compounds, pyoluteorins

  Shuhe Chen, Miyu Haga, Ichiro Imai, Ryuichi Sakai, Masaki J. Fujita

  Science of The Total Environment 872 162088 - 162088 2023年05月
• Interaction of Polyamine-modified Marine Peptide Aculeine A with Cell Membranes: Disruption or Entry

  Hiromi Watari, Reimi Kishi, Satoko Matsunaga, Takayuki Nishikawa, Yuji Sawada, Akito Honda, Masaki J Fujita, Ryuichi Sakai

  Chemistry Letters 52 3 185 - 189 2023年03月05日
• Diverse Aromatic Metabolites in the Solitary Tunicate Cnemidocarpa irene

  Kei Miyako, Yoko Yasuno, Tetsuro Shinada, Masaki J. Fujita, Ryuichi Sakai

  Journal of Natural Products 83 10 3156 - 3165 2020年10月23日 

  Fourteen aromatic metabolites (6-19) were isolated from an aqueous extract of the solitary tunicate Cnemidocarpa irene collected in Hokkaido, Japan. The structures of the metabolites were determined based on the spectroscopic interpretations, including one- and two-dimensional NMR, mass spectra, UV, and circular dichroism data. The biopterin analogue 10 modulated the behavior of mice after intracerebroventricular injection and showed a weak affinity to ionotropic glutamate receptor subtypes. Analyses of fluorescent coelomic fluid of the tunicate revealed that pterin 12 was responsible for the fluorescence of the blood cells, while β-carbolines 1 and 3 were fluorescent compounds in the serum. The metabolic profiles in adults, juveniles, larvae, and eggs of the animal differed substantially, suggesting that the metabolism of the animal, especially biosynthesis of aromatic secondary metabolites, changes over different life stages.
• Questiomycins, Algicidal Compounds Produced by the Marine Bacterium Alteromonas sp. D and Their Production Cue.

  Saki Umetsu, Mamoru Kanda, Ichiro Imai, Ryuichi Sakai, Masaki J Fujita

  Molecules (Basel, Switzerland) 24 24 2019年12月10日 [査読有り][通常論文]
   

  Questiomycin A (1) along with three new compounds, questiomycins C-E (2-4), were isolated from culture of Alteromonas sp. D, an algicidal marine bacterium, guided by algal lethality assay using the raphidophyte, Chattonella antiqua, one of the causative organisms of harmful algal bloom. The structures of 1-4 were assigned on the basis of their spectrometric and spectroscopic data. Compounds 1 to 4 exhibited algicidal activity against C. antiqua with LC50 values ranging from 0.18 to 6.37 M. Co-cultivation experiment revealed that 1 was produced only when the microalgae and the bacterium are in close contact, suggesting that some interactions between them trigger the biosynthesis of questiomycins. These results suggested that the algicidal bacteria such as Alteromonas sp. D can control microalgae chemically in marine ecosystem.
• Structure and reactivity of a siderophore-interacting protein from the marine bacterium Shewanella reveals unanticipated functional versatility

  Inês B. Trindade, José M. Silva, Bruno M. Fonseca, Teresa Catarino, Masaki Fujita, Pedro M. Matias, Elin Moe, Ricardo O. Louro

  Journal of Biological Chemistry 294 1 157 - 167 2019年01月
• Elemental composition and ultrafine structure of the skeleton in shell-bearing protists—A case study of phaeodarians and radiolarians

  Yasuhide Nakamura, Izumi Iwata, Rie S. Hori, Naomi Uchiyama, Akihiro Tuji, Masaki J. Fujita, Daiske Honda, Hiroaki Ohfuji

  Journal of Structural Biology 204 1 45 - 51 2018年10月 

  Cross-sections were prepared by ultramicrotome (UM) and focused ion beam (FIB) system in order to examine the skeletal structure of ecologically and geologically important shell-bearing protists: phaeodarians and radiolarians. The elemental composition of the skeleton was clarified by the energy dispersive X-ray spectroscopy, suggesting that the skeletons of both groups are mainly made of amorphous silica (SiO2 center dot nH(2)O) with other minor elements (Na, Mg, Al, Cl, K, Ca and Fe) and that these two groups have similar elemental composition, compared with other siliceous organisms (diatoms and sponges). However, the structural difference among the two groups was confirmed: phaeodarian skeletons are porous, unlike radiolarians with solid skeletons. It was also revealed that the phaeodarian skeleton contains concentric layered structure with spaces, presumably related to the ontogenetic skeleton formation. The distinction in the skeletal ultrafine structure (porous/solid and non-dense/dense) would reflect the ecological difference among the two groups and could be an effective criterion to determine whether microfossils belong to Radiolaria or Phaeodaria. The UM and FIB combined method presented in this study could be a useful approach to examine the chemical and structural characteristics of unculturable and/or rare microorganisms.
• Cloning of the Bisucaberin B Biosynthetic Gene Cluster from the Marine Bacterium Tenacibaculum mesophilum, and Heterologous Production of Bisucaberin B

  Masaki Fujita, Yusuke Goto, Ryuichi Sakai

  Marine Drugs 16 9 342 - 342 2018年09月19日 

  The biosynthetic gene cluster for bisucaberin B (1, bsb gene cluster), an N-hydroxy-N-succinyl diamine (HSD)-based siderophore, was cloned from the marine bacterium Tenacibaculum mesophilum, originated from a marine sponge. The bsb gene cluster consists of six open reading frames (ORFs), in contrast to the four ORFs typically seen in biosynthetic gene clusters of the related molecules. Heterologous expression of the key enzyme, BsbD2, which is responsible for the final biosynthetic step of 1 resulted in production of bisucaberin B (1), but not bisucaberin (2) a macrocyclic counterpart of 1. To date, numbers of related enzymes producing macrocyclic analogues have been reported, but this work represents the first example of the HSD-based siderophore biosynthetic enzyme which exclusively produces a linear molecule rather than macrocyclic counterparts.
• KB343; a Cyclic Tris-guanidine Alkaloid from Palauan Zoantharian Epizoanthus illoricatus

  Ken Matsumura, Tohru Taniguchi, James D. Reimer, Shuntaro Noguchi, Masaki J. Fujita, Ryuichi Sakai

  Org. Lett. 20 3039 - 3043 2018年05月 [査読有り][通常論文]
  
• Two New Mycosporine-like Amino Acids LC-343 and Mycosporine-ethanolamine from the Micronesian Marine Sponge Lendenfeldia chondrodes

  Yuta Oda, Quang Zhang, Satoko Matsunaga, Masaki J. Fujita, Ryuichi Sakai

  CHEMISTRY LETTERS 46 8 1272 - 1274 2017年08月 [査読有り][通常論文]
   

  New mycosporine-like amino acids (MAA) LC-343 (1) and mycosporine-ethanolamine (2) along with known MAAs asterina-330 (3) and shinorine (4) were isolated from the Micronesian marine sponge Lendenfeldia chondrodes. The structures of 1 and 2 were determined on the basis of their spectroscopic and spectrometric data as well as chemical degradation. LC-343 (1) is the first MAA possessing Nmethylated iminium substructure. Absorption maximum (lambda(max)) for each 2, 3, 4, and 1 was 310, 330, 332, and 343, respectively.
• A novel small compound HPH-15 antagonizes TGF-beta/Smad signaling and ameliorates experimental skin fibrosis

  V. H. Luong, T. Chino, A. Tokuriki, N. Oyama, Y. Sasaki, D. Ogura, S. Niwa, M. Fujita, Y. Okamoto, M. Otsuka, H. Ihn, M. Hasegawa

  JOURNAL OF INVESTIGATIVE DERMATOLOGY 137 5 S46 - S46 2017年05月 [査読無し][通常論文]
  
• N-Methyl-β-carbolinium Salts and an N-Methylated 8-Oxoisoguanine as Acetylcholinesterase Inhibitors from a Solitary Ascidian, Cnemidocarpa irene.

  Yohei Tadokoro, Teruaki Nishikawa, Taichi Ichimori, Satoko Matsunaga, Masaki J. Fujita, Ryuichi Sakai

  ACS Omega 2 3 1074 - 1080 2017年02月 [査読有り][通常論文]
  
• Mellpaladines and dopargimine, novel neuroactive guanidine alkaloids from a Palauan Didemnidae tunicate

  Hajime Uchimasu, Ken Matsumura, Masashi Tsuda, Keiko Kumagai, Mai Akakabe, Masaki J. Fujita, Ryuichi Sakai

  TETRAHEDRON 72 45 7185 - 7193 2016年11月 [査読無し][通常論文]
   

  Novel guanidine alkaloids dopargimine (1) and mellpaladines A-C (2-4) were isolated from a Palauan Didemnidae tunicate. The structures of 1-4 were elucidated on the basis of spectral data along with chemical reactions. A putative biosynthetic building block of 1-4, 4-guanidinobutyric acid (5), and dimeric polysulfur dopamine, as well as lissoclibadins 11 (6a) and 12 (6b) were also isolated. Compounds 1-3 bound to synaptic receptors, and modulated behavioral profiles of mice after intracerebroventricular injection. (C) 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.
• Production of Avaroferrin and Putrebactin by Heterologous Expression of a Deep-Sea Metagenomic DNA

  Masaki Fujita, Ryuichi Sakai

  Marine Drugs 12 9 4799 - 4809 2014年09月12日
• Protoaculeine B, a Putative N-Terminal Residue for the Novel Peptide Toxin Aculeines

  Satoko Matsunaga, Reimi Kishi, Kazunori Otsuka, Masaki J Fujita, Masato Oikawa, Ryuichi Sakai

  Organic Letters 16 11 3090 - 3093 2014年06月06日
• Bisucaberin B, a Linear Hydroxamate Class Siderophore from the Marine Bacterium Tenacibaculum mesophilum

  Fujita Masaki J., Nakano Koji, Sakai Ryuichi

  Molecules 18 4 3917 - 3926 MDPI 2013年04月02日 

  A siderophore, named bisucaberin B, was isolated from Tenacibaculum mesophilum bacteria separated from a marine sponge collected in the Republic of Palau. Using spectroscopic and chemical methods, the structure of bisucaberin B (1) was clearly determined to be a linear dimeric hydroxamate class siderophore. Although compound 1 is an open form of the known macrocyclic dimer bisucaberin (2), and was previously described as a bacterial degradation product of desferrioxamine B (4), the present report is the first description of the de novo biosynthesis of 1. To the best of our knowledge, compound 1 is the first chemically characterized siderophore isolated from a bacterium belonging to the phylum Bacteroidetes.
• Heterologous production of desferrioxamines with a fusion biosynthetic gene cluster

  Masaki J. Fujita, Ryuichi Sakai

  Bioscience, Biotechnology and Biochemistry 77 12 2467 - 2472 2013年 [査読有り][通常論文]
   

  Desferrioxamines E (1), D2 (2), X1 (3), and X2 (4), four macrocyclic N-hydroxy-N-succinyl diamine-based siderophores, were produced efficiently by heterologous expression of a fusion biosynthetic gene cluster. This expression system consisted of three genes (mbsA-C) from marine metagenomic DNA and one gene (dfoCC) from the terrestrial bacterium Erwinia amylovora. The first three genes are functional in the production of the common monomers N-hydroxy-N-succinyl cadaverine (5, HSC) and N-hydroxy-N-succinyl putrescine (6, HSP), whereas dfoCC catalyzes the oligomerization and the macrocyclization reactions of compounds 5 and 6 to form compounds 1-4. This fusion gene cluster system provides a convenient expression platform for various biosynthetic genes of HSC-HSP based siderophores by simply switching the fourth gene by the cassette process.
• Phylogenetically Novel LuxI/LuxR-Type Quorum Sensing Systems Isolated Using a Metagenomic Approach

  Eri Nasuno, Nobutada Kimura, Masaki J. Fujita, Cindy H. Nakatsu, Yoichi Kamagata, Satoshi Hanada

  Applied and Environmental Microbiology 78 22 8067 - 8074 2012年11月15日 

  A great deal of research has been done to understand bacterial cell-to-cell signaling systems, but there is still a large gap in our current knowledge because the majority of microorganisms in natural environments do not have cultivated representatives. Metagenomics is one approach to identify novel quorum sensing (QS) systems from uncultured bacteria in environmental samples. In this study, fosmid metagenomic libraries were constructed from a forest soil and an activated sludge from a coke plant, and the target genes were detected using a green fluorescent protein (GFP)-basedEscherichia colibiosensor strain whose fluorescence was screened by spectrophotometry. DNA sequence analysis revealed two pairs of new LuxI familyN-acyl-l-homoserine lactone (AHL) synthases and LuxR family transcriptional regulators (clones N16 and N52, designated AubI/AubR and AusI/AusR, respectively). AubI and AusI each produced an identical AHL,N-dodecanoyl-l-homoserine lactone (C₁₂-HSL), as determined by nuclear magnetic resonance (NMR) and mass spectrometry. Phylogenetic analysis based on amino acid sequences suggested that AusI/AusR was from an uncultured member of theBetaproteobacteriaand AubI/AubR was very deeply branched from previously described LuxI/LuxR homologues in isolates of theProteobacteria. The phylogenetic position of AubI/AubR indicates that they represent a QS system not acquired recently from theProteobacteriaby horizontal gene transfer but share a more ancient ancestry. We demonstrated that metagenomic screening is useful to provide further insight into the phylogenetic diversity of bacterial QS systems by describing two new LuxI/LuxR-type QS systems from uncultured bacteria.
• The Bioassay-Guided Isolation of Growth Inhibitors of Adult T-Cell Leukemia (ATL), from the Jamaican Plant Hyptis verticillata, and NMR Characterization of Hyptoside

  Toshiyuki Hamada, Yohann White, Mitsuyoshi Nakashima, Yusuke Oiso, Masaki J. Fujita, Hiroaki Okamura, Tetsuo Iwagawa, Naomichi Arima

  Molecules 17 8 9931 - 9938 2012年08月17日
• Heterologous production of bisucaberin using a biosynthetic gene cluster cloned from a deep sea metagenome

  Masaki J. Fujita, Nobutada Kimura, Hisayoshi Yokose, Masami Otsuka

  Mol. BioSyst. 8 2 482 - 485 2012年
• Cloning and Heterologous Expression of the Vibrioferrin Biosynthetic Gene Cluster from a Marine Metagenomic Library

  FUJITA Masaki J., KIMURA Nobutada, SAKAI Atsushi, ICHIKAWA Yoichi, HANYU Tomohiro, OTSUKA Masami

  Bioscience, biotechnology, and biochemistry 75 12 2283 - 2287 Japan Society for Bioscience, Biotechnology, and Agrochemistry 2011年12月23日 

  A biosynthetic gene cluster of siderophore consisting of five open reading frames (ORFs) was cloned by functional screening of a metagenomic library constructed from tidal-flat sediment. Expression of the cloned biosynthetic genes in Escherichia coli led to the production of vibrioferrin, a siderophore originally reported for the marine bacterium Vibrio parahaemolyticus. To the best of our knowledge, this is the first example of heterologous production of a siderophore by biosynthetic genes cloned from a metagenomic library. The cloned cluster was one of the largest of the clusters obtained by functional screening. In this study, we demonstrated and extended the possibility of function-based metagenomic research.
• Actin-Aggregating Cucurbitacins from Physocarpus capitatus

  Katherine N. Maloney, Masaki Fujita, Ulrike S. Eggert, Frank C. Schroeder, Christine M. Field, Timothy J. Mitchison, Jon Clardy

  Journal of Natural Products 71 11 1927 - 1929 2008年12月01日
• Small-molecule pheromones that control dauer development in Caenorhabditis elegans

  Rebecca A Butcher, Masaki Fujita, Frank C Schroeder, Jon Clardy

  Nature Chemical Biology 3 7 420 - 422 2007年07月
• Tyrosol is a quorum-sensing molecule in Candida albicans

  CHEN H

  Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101 14 5048 - 5052 2004年04月06日
• Ageladine A: An Antiangiogenic Matrixmetalloproteinase Inhibitor from the Marine Sponge Agelas nakamurai

  Masaki Fujita, Yoichi Nakao, Shigeki Matsunaga, Motoharu Seiki, Yoshifumi Itoh, Jun Yamashita, Rob W. M. van Soest, Nobuhiro Fusetani

  Journal of the American Chemical Society 125 51 15700 - 15701 2003年12月01日
• Callysponginol Sulfate A, an MT1-MMP Inhibitor Isolated from the Marine Sponge Callyspongia truncata

  Masaki Fujita, Yoichi Nakao, Shigeki Matsunaga, Rob W. M. van Soest, Yoshifumi Itoh, Motoharu Seiki, Nobuhiro Fusetani

  Journal of Natural Products 66 4 569 - 571 2003年04月01日
• Sodium 1-(12-Hydroxy)octadecanyl Sulfate, an MMP2 Inhibitor, Isolated from a Tunicate of the Family Polyclinidae

  Masaki Fujita, Yoichi Nakao, Shigeki Matsunaga, Teruaki Nishikawa, Nobuhiro Fusetani

  Journal of Natural Products 65 12 1936 - 1938 2002年12月01日
• Isolation and structure elucidation of two phosphorylated sterol sulfates, MT1-MMP inhibitors from a marine sponge Cribrochalina sp.: revision of the structures of haplosamates A and B

  Masaki Fujita, Yoichi Nakao, Shigeki Matsunaga, Motoharu Seiki, Yoshifumi Itoh, Rob W.M van Soest, Markus Heubes, D.John Faulkner, Nobuhiro Fusetani

  Tetrahedron 57 18 3885 - 3890 2001年04月
• Ancorinosides B–D, inhibitors of membrane type 1 matrix metalloproteinase (MT1-MMP), from the marine sponge Penares sollasi Thiele

  Masaki Fujita, Yoichi Nakao, Shigeki Matsunaga, Motoharu Seiki, Yoshifumi Itoh, Rob W.M van Soest, Nobuhiro Fusetani

  Tetrahedron 57 7 1229 - 1234 2001年02月
• Isolation and Structure Elucidation of Vicenistatin M, and Importance of the Vicenisamine Aminosugar for Exerting Cytotoxicity of Vicenistatin.

  MATSUSHIMA YOSHITAKA, NAKAYAMA TAKUYA, FUJITA MASAKI, BHANDARI RENUKA, EGUCHI TADASHI, SHINDO KAZUTOSHI, KAKINUMA KATSUMI

  The Journal of Antibiotics 54 3 211 - 219 JAPAN ANTIBIOTICS RESEARCH ASSOCIATION 2001年 

  A new analogue of Vicenistatin was isolated from the producing strain Streptomyces sp. HC-34. A characteristic of the elucidated structure involved the existence of a neutral sugar mycarose instead of an aminosugar vicenisamine of Vicenistatin. The absolute stereochemistry of the new analogue (named as Vicenistatin M) was determined by the synthesis of D-mycarose and of vicenistatin M itself. Biological testing of Vicenistatin M suggested the importance of vicenisamine for exerting the cytotoxicity of vicenistatin.
• Biosynthetic pathway of macrolactam polyketide glycoside antitumor antibiotic vicenistatins

  OTSUKA M.

  Tetrahedron 56 42 8281 - 8286 2000年10月
• Miraziridine A, a Novel Cysteine Protease Inhibitor from the Marine Sponge Theonella aff. mirabilis1

  Yoichi Nakao, Masaki Fujita, Kaoru Warabi, Shigeki Matsunaga, Nobuhiro Fusetani

  Journal of the American Chemical Society 122 42 10462 - 10463 2000年10月01日
• Tokaramide A,a new cathepsin B inhibitor from the marine sponge Theonella aff. mirabilis

  Nobuhiro Fusetani, Masaki Fujita, Yoichi Nakao, Shigeki Matsunaga, Rob W.M. van Soest

  Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 9 24 3397 - 3402 1999年12月

MISC

• メタゲノム由来新規オートインデューサー様物質の生理活性

  新村樹, 三輪俊太, 酒井隆一, 藤田雅紀, 木村信忠 日本水産学会大会講演要旨集(CD-ROM) 2021 2021年
• メタゲノム由来新規オートインデューサー様物質の生産と同定

  伊藤秀輝, 酒井隆一, 藤田雅紀, 木村信忠 日本水産学会大会講演要旨集(CD-ROM) 2021 2021年
• Pseudomonas属アオコ殺藻細菌および活性物質の野生藻類に対する影響

  陳樹河, 酒井隆一, 藤田雅紀, 今井一郎 日本水産学会大会講演要旨集(CD-ROM) 2021 2021年
• メタボロミクスを用いた藻類と殺藻細菌の共培養系における活性物質の探索

  羽賀美優, 今井一朗, 酒井隆一, 藤田雅紀 日本水産学会大会講演要旨集(CD-ROM) 2021 2021年
• 海綿-シアノバクテリア共生系由来新規糖代謝物の単離・構造解析

  野口祐輔, 小田悠太, 張権, 藤田雅紀, 酒井隆一 日本水産学会北海道支部大会講演要旨集 2020 (CD-ROM) 2020年
• Alteromonas属殺藻細菌由来シデロフォアの同定と機能解析

  神手大輝, 酒井隆一, 藤田雅紀, 今井一郎 日本水産学会大会講演要旨集 2019 2019年
• カイメン（海綿）に共生する製薬工場

  生物工学 96 (10) 593 -593 2018年10月 [査読無し][招待有り]
  
• Alteromonas属由来の殺藻物質の生産と殺藻様式に関する研究

  梅津早希, 今井一郎, 酒井隆一, 藤田雅紀 日本水産学会大会講演要旨集 2017 102 2017年03月26日 [査読無し][通常論文]
  
• アオコ原因種Microcystis aeruginosaに対する殺藻細菌の殺藻機構におけるクオラムセンシング関与の可能性

  大洞裕貴, 宮下洋平, 小林淳希, 小峯佳奈子, 藤田雅紀, 酒井隆一, 織田さやか, 田中邦明, 今井一郎 日本陸水学会大会講演要旨集 82nd (Web) 2017年
• カリブ海産ホヤTrididemnum solidumに含まれる抗腫瘍性化合物didemnin類の産生について

  市森大地, 藤田雅紀, 今田千秋, 酒井隆一 日本水産学会大会講演要旨集 2016 116 2016年03月26日 [査読無し][通常論文]
  
• Alteromonas属海洋細菌由来の赤潮殺藻物質

  梅津早希, 今井一郎, 酒井隆一, 藤田雅紀 日本水産学会大会講演要旨集 2016 113 2016年03月26日 [査読無し][通常論文]
  
• 西表島産Spongosorites属海綿に含まれるタンパク質毒素の分離

  酒井隆一, 中野宏治, 上田拓也, 北野雅也, 小野巧, 棚野豪太, 神保充, 藤田雅紀 日本水産学会大会講演要旨集 2016 2016年
• Alteromonas属海洋細菌由来の赤潮藻類殺藻物質

  梅津 早希, 今井 一郎, 酒井 隆一, 藤田 雅紀 天然有機化合物討論会講演要旨集 58 (0) Poster32 2016年 [査読無し][通常論文]
   

  植物プランクトンの異常増殖によって引き起こされる赤潮は、養殖魚の大量斃死や二枚貝の毒化等により水産業に甚大な被害をもたらす。一方、海洋環境中には赤潮原因藻類を殺滅する活性を有する殺藻細菌の存在が知られており、また赤潮の消長と殺藻細菌の分布には相関が見られることから、殺藻細菌が実際に環境中で赤潮発生の抑止力となっていると推測されている。それら殺藻細菌の利用は赤潮の生物学的防除策として注目されているが、そのメカニズムについては未解明な点が多く、効率的な防除策の開発にはより多くの知見が必要である。

  そこで、赤潮発生域である広島湾海水から分離され、珪藻・渦鞭毛藻・ラフィド藻等の多様な赤潮原因藻類に対し殺滅活性を示すAlteromonas属細菌DおよびK株¹（図１）を対象とし、赤潮殺滅機構、海洋環境中での赤潮抑制機能、および効果的な化学・生物学的防除法の開発を目標に、殺藻物質の同定と機能解析を試みた。

  1. 殺藻物質の精製と構造決定

  海洋細菌Alteromonas属D株を海水ベースの培地で培養後、培養上清に殺藻活性を確認した。活性物質を固相抽出し、各種クロマトグラフィーにより活性を指標に分画を進め、最終的に逆相HPLCにより440 nmに特徴的な吸収極大を示す化合物1を主要活性物質として得た。また、同様のUVスペクトルを示す3つのマイナー成分（化合物2-4）も合わせて精製した。

  高分解能質量分析 (HRMS) およびNMR解析から、化合物1の分子式をC12H8N2O2と決定し、さらにNMRスペクトルを文献値と比較し、化合物1を既知のフェノキサゾン誘導体である2-aminophenoxazin-3-one（APO）と同定した（図２）²。これはコムギやライムギ等の陸上高等植物が生産するアレロパシー物質としての報告があり³、またHalomonas属などの細菌から抗微生物剤としても報告されている⁴。

  図２．Alteromonas属由来殺藻物質APO (1) および新規誘導体2-4。

  化合物2の分子式はC12H7N2O2Brと決定され、化合物１の臭素置換体と考えられた。APO (1)とプロトンNMRスペクトルを比較したところ、化合物１の6.3-6.4ppmの二つのシングレットピークが化合物2では一つになっていることから1位もしくは4位がBrに置換されていると推測された。また、HMBCスペクトルにおいて6.4ppmの¹Hから2位 (149.5 ppm) および12位 (145.6 ppm) に相関が見られたことから、1位が臭素化された構造と決定した（図２）。

  HRMSおよび一次元NMR測定の結果から化合物3および4の分子式はそれぞれC13H10N2O3SおよびC13H10N2O2Sと決定された。NMRスペクトル解析により、化合物2同様に1位が置換されており、さらに両化合物で新たなメチルシグナルが観測された。また、メチル基水素から1位の炭素へのHMBC相関が確認されたことから、これらの構造を化合物1のメチルスルホキシド体およびメチルスルフィド体と決定した(図２)。化合物2-4はいずれも新規化合物であった。

  ２. 生物活性

  化合物1および2について、赤潮原因藻類の一種であるラフィド藻Chattonella antiquaに対する生育阻害活性を評価した。C. antiquaを試験管中で培養し、培養開始1日目に化合物1を各濃度で

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• 海綿・ホヤに共生する藍藻のケミカルバイオロジー

  酒井隆一, 市森大地, 小田悠太, 藤田雅紀, 今田千秋 マリンバイオテクノロジー学会大会講演要旨集 17th 51 2015年05月30日 [査読無し][通常論文]
  
• パラオ産Didemnidae科ホヤ由来新規神経活性化合物群Mellpaladine類に関する研究

  内升 肇, 松村 賢, 津田 正史, 熊谷 慶子, 赤壁 麻依, 藤田 雅紀, 酒井 隆一 天然有機化合物討論会講演要旨集 57 (0) PosterP31 2015年 [査読無し][通常論文]
   

  神経には多様なイオンチャンネル型受容体、代謝調節型受容体、そしてイオンチャンネルが存在し、神経伝達や恒常性の維持を担っている。脳をはじめとした中枢神経はこれらが集中する器官であるといえる。我々は、海洋生物の抽出物をマウスの脳室内に投与し行動変化を観察することで、受容体・イオンチャネルに作用する化合物を探索してきた。海綿・ホヤを中心とした501種の水抽出物のスクリーニングを行った結果、パラオ産Didemnidae科ホヤにマウスの自発行動を抑制する活性を見出した。そこでこの活性を指標に精製を進めたところ、新規ジヒドロイソキノリンアルカロイドであるオピオイド受容体アゴニストdopargimine（1）およびセロトニン受容体アンタゴニストmellpaladine（Mell）A-F（2-7）、既知化合物4-guanidino butyric acid（8）を得た（Fig. 1）。さらに、複数の硫黄原子が付加したドーパミン様構造を持つ既知化合物群であるlissoclibadin類（9）も多数確認した。本発表では、これらの単離・構造決定および生理活性、推定生合成経路について報告する。

  【Mellpaladine類及びDopargimineの単離】パラオ共和国で採取したDidemnidae科ホヤ（Pal 300）の冷凍保存試料を水で抽出し、抽出物を透析、低分子・高分子画分を得た。低分子画分にマウスに対する活性が認められたため、ゲルろ過カラム（Sephadex LH-20，H₂O-0.05 %TFA，MeOH-0.05%TFA）、逆相カラム（Wako C18，H₂O-0.05 %TFA，MeOH-0.05 %TFA）に供したのち、逆相HPLCで精製したところ、活性成分としてMell A-F（2-7）を得た。またMell類以外の新規活性成分としてdopargimine（1）を得た。また分離の過程で4-guanidino butyric acid（8）を得た。

  【Dopargimine（1）の構造決定】Dopargimine（1）の分子式はHR-ESI-MSおよび¹³C-NMRスペクトルによりC₁₃H₁₈N₄O₂と推定した。¹H-NMRスペクトルの解析により2つのシングレット芳香族プロトン、１つのヘテロ原子に結合したプロトンなどを含む13個のプロトンが観測された。¹³C-NMRスペクトルでは8個のsp²炭素と5個のsp³炭素が観測された。HMBCスペクトルにおいて芳香族プロトンd 6.80（H-5）からd 116.1（C-8a）、d 145.7（C-7）、d 155.3（C-6）に、またd 7.44（H-8）からd132.8（C-4a）、d 145.7（C-7）、d155.3（C-6）に相関が観測されたこと、酸素原子が置換したと考えられる炭素がd 145.7（C-7）とd155.3（C-6）に観測されたことから2置換カテコール構造を持つと推定した。これはTLC上、１がFeCl₃で呈色されたことからも支持された。さらに、COSY、HMBCスペクトルの解析の結果、3，4-ジヒドロイソキノリン骨格が構築されていると推定した。側鎖の構造はCOSYおよびHMBCスペクトルより3つの連続したメチレンCH₂-9~11およびNH-12のイミンC-1のスピン系が推定された。また、1は坂口反応で赤色に呈色すること、およびアセチルアセトンと反応することでピリミジン誘導体1aを与えたことからC-13（d 157.6）はグアニジン基であると同定した。さらに1をNaBH₄で還元したところジヒドロ体1b（C₁₃H₂₀N₄O₂）が生成し、C-1（d176.5）がd 53.1にシフトしたことよりイミンの存在を確認した。ジヒドロ体1bのNMRデータ

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• 海洋メタゲノムからの未知シデロフォア生合成遺伝子のクローニングと異宿主生産

  藤田雅紀, 時田学幸, 石川高史, 酒井隆一 日本水産学会大会講演要旨集 2014 121 2014年03月27日 [査読無し][通常論文]
  
• 海綿メタゲノムからのアグロバクチン生合成遺伝子クラスターの取得と異宿主発現

  藤田 雅紀, 時田 学幸, 石川 高史, 酒井 隆一 天然有機化合物討論会講演要旨集 56 (0) Poster55 2014年 [査読無し][通常論文]
   

  シデロフォアは微生物が産生する鉄の獲得に関与する化合物群であり、生物利用可能な鉄が不足する環境中において、多くの微生物が多様なシデロフォアを産生する。分離培養が困難な環境微生物の中には、他種微生物が産生した外因性のシデロフォアを自身の成育に必須とするものが報告されている。¹また、シデロフォアは微生物の宿主への感染・共生等の成立にも関与し、²さらには競合菌の遊泳阻害活性を持つものなども報告されている。³この様に、シデロフォアは微生物のケミカルコミュニケーションにおいて重要な働きを持つと考えられる。

  一方、海洋無脊椎動物由来の多様な生理活性物質の多くは共生微生物が産生していると考えられているが、その多くは分離培養が困難である。それら難培養共生菌が利用するシデロフォアを明らかにすることができれば、共生菌の生態の理解、さらには培養可能化につながると期待される。そこで、微生物を分離培養することなく、直接全てのゲノムDNAを取得し解析するメタゲノム法を用いて、海洋無脊椎動物中におけるシデロフォア生合成遺伝子の解析と、その生産物の同定を試みた。

  Figure 1. 主なカテコール型シデロフォアの構造。

  １．海洋メタゲノムライブラリの構築とシデロフォアスクリーニング

  日本沿岸各地で採集した海洋無脊椎動物を断片化後、バッファーあるいは海水中で組織を圧搾し滲出液を得た。遠心分離後、得られたペレットを溶菌バッファーで処理し、アルコール沈殿することで粗メタゲノムDNAを得た。その後、得られたDNAをフェノール/クロロホルム処理、CTAB処理等により精製し、アガロースゲル電気泳動により高分子量DNAを得た。その後、フォスミドベクターを用いクローニングする事で、平均インサートDNA長が約35 kbpで約50万クローンからなる海洋メタゲノムライブラリを構築した(Figure 2)。

  作成したメタゲノムライブラリに対して、Chrome Azurol Sを用いたシデロフォア活性スクリーニングを行ったところ、⁴合計52個のシデロフォア生産クローンを見出した(Figure 2)。得られた活性クローンについて、そのシデロフォア生合成遺伝子クラスターの一部を解析したところ、カテコール型、ヒドロキサム酸型、カルボキシレート型など様々なタイプのシデロフォア生合成遺伝子に相同性を示したことから、本手法によって多様なシデロフォア生合成遺伝子の取得と生産が可能であることが示された。しかしながら、既知の生合成遺伝子クラスターと全く同じものは存在せず、実際の生産物の同定は断片的な配列情報からだけからでは困難であった。

  Figure 2. 海洋無脊椎動物からのメタゲノムライブラリの構築とシデロフォアスクリーニングの概要。

  ２．海綿メタゲノム由来シデロフォア生合成遺伝子クラスターの解析

  生産物の同定を目的に、生合成遺伝子全体の解析と化合物の生産研究を行った。熊本県天草産の未同定海綿メタゲノム由来の活性クローンについて全長配列35,554 bpを決定したところ、得られたDNA配列は海洋細菌であるVibrio furnissiiのものと90%程度で一

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• 海洋細菌からの非環状ヒドロキサム酸型シデロフォアの単離と推定生合成遺伝子のクローニング

  藤田雅紀, 中野宏治, 酒井隆一 日本水産学会大会講演要旨集 2013 100 2013年03月26日 [査読無し][通常論文]
  
• パラオ産海綿由来細菌からのシデロフォアBisucaberin Bの単離および生合成遺伝子の取得と異宿主生産

  藤田 雅紀, 中野 宏治, 酒井 隆一 天然有機化合物討論会講演要旨集 55 (0) PosterP -56 2013年 [査読無し][通常論文]
   

  シデロフォアは微生物が産生する鉄キレート能を有する化合物群である。生物利用可能な鉄が不足している自然環境において、微生物はシデロフォアを用いて必須元素である鉄を獲得している。¹シデロフォアには医薬品として利用されるものもあり、また土壌や水質の改良剤としても期待されている。一方、微生物の中には他種の微生物が産生した外因性シデロフォアを自身の生育に必要とする種が数多く存在し、シデロフォアを介した微生物間の多様なコミュニケーションが存在する。²

  本研究グループでは環境中から微生物遺伝資源を網羅的に取得するメタゲノム法を用いて、シデロフォア生合成遺伝子の探索と異宿主生産を試み、その結果N-hydroxy-N-succinyl cadaverine (HSC, 1) を構成単位とするシデロフォアの一つ、bisucaberin (2) の生合成遺伝子の取得と大腸菌での生産を報告している。³これまでにHSC型シデロフォアは複数知られており(Figure 1)、免疫抑制活性、マクロファージによるガン細胞溶解活性の増強等の様々な生物活性が報告されており、またそのいくつかは生合成遺伝子も取得されている。⁴しかしながら、生合成における縮合回数および大環状化の制御機構などは全く不明であり、その解明は酵素によるポリマーを含む望む多量体の構築、大環状化合物の生産を行うための基盤情報となる。

  その様な中、パラオ産海綿由来細菌がこれまで微生物産物としては報告されていないHSC型シデロフォアを生産している事が示唆された。そこで、HSC型シデロフォアの構造多様化機構に関する知見を得ることを目的に活性物質の同定、およびその生合成遺伝子のクローニングを行ったので報告する。

  Figure 1. N-hydroxy-N-succinyl cadaverine (1) と1を構成単位とするシデロフォア。

  １：Bisucaberin Bの単離と構造決定

  パラオ産海綿から分離した細菌に対して金属呈色試薬であるChrome Azurol Sを用い、シデロフォア生産活性を指標にスクリーニングを行ったところ、顕著な活性を示す株を見出した。得られた細菌の16S rRNA配列1444 bpを解析したところ、バクテロイデス門に属するTenacibaculum mesophilum NBRC16307 (accession number, AB681058) と完全に一致したため、同属同種であると判断した。

  T. mesophilumを海水をベースとした培地で振とう培養後、シデロフォア活性を指標に培養上清の分画を進めたところ、単一の活性成分としてbisucaberin B (2, 38.9 mg/L) を得た。化合物2の¹Hおよび¹³C NMRスペクトルを解析したところ、多くのメチレンシグナルを確認し、またメチレン炭素以外はカルボニル炭素のみ存在する事から、本化合物はHSC (1) を構成単位としたシデロフォアである事が示唆された(Table 1)。Bisucaberin (3) やdesferrioxamine E (4) のような大環状HSC型シデロフォアは、対称構造から単量体様のスペクトルを示すのに対して、化合物2は二組のHCSシグナルが分離して観測された事から、非対象構造を有していると考えられた。また、高分解能ESIMSにより決定したその分子式は環状二量体である化合物3よりH₂O分大きい事から、本物質の構造を化合物3 のアミド結合が加水分解した非環状二量体であると推

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• 線虫C. elegansの耐性幼虫フェロモン フェロモンで寿命が延びる！？モデル生物の化学生態学

  藤田 雅紀 化学と生物 46 (7) 442 -443 2008年07月 [査読無し][招待有り]
  

書籍等出版物

• 海をまるごとサイエンス : 水産科学の世界へようこそ

  海に魅せられた北大の研究者たち (範囲:第11章 海の遺伝子で薬を作る？)
  海文堂出版 2018年08月 (ISBN: 9784303800017) 127p
• 生体有機化学

  橋本, 祐一, 村田, 道雄 (範囲:第1章 核酸)
  東京化学同人 2012年10月 (ISBN: 9784807907656) x, 220p

講演・口頭発表等

• ミカーレ属海綿のマイカロライド生産菌は垂直伝播で獲得される  [招待講演]

  藤田雅紀, 高田健太郎

  ゴードン会議 海洋天然物化学 2018年03月 口頭発表（招待・特別）
• 遺伝子から探す・作る海洋天然物  [招待講演]

  藤田雅紀

  日本化学会北海道支部会講演会 2016年10月
• アカデミックキャリアパス  [招待講演]

  藤田雅紀

  第18回マリンバイオテクノロジー学会大会 若手シンポジウム 2016年05月
• メタゲノム法を用いた海洋天然物化学研究  [招待講演]

  藤田雅紀

  2015年度マリンケミカルバイオロジー研究会 2015年03月
• メタゲノム法を用いた海洋天然物の異宿主生産

  藤田雅紀

  日本農芸化学会東北支部会第13回若手の会 2012年10月
• 海洋天然物の異宿主生産を指向したメタゲノム研究  [招待講演]

  藤田雅紀

  第5回札幌微生物生態学セミナー 2012年08月
• 異宿主発現法を用いた新規抗菌物質Pantocin Cの生産と同定

  藤田雅紀

  第3回万有若手シンポジウム 2008年11月

所属学協会

• 日本農芸化学会   アメリカ化学会   日本化学会   日本水産学会   

共同研究・競争的資金等の研究課題

• メタゲノムおよびメタボローム解析を用いた実環境での殺藻細菌の機能解明

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

  研究期間 : 2020年04月 -2025年03月 

  代表者 : 藤田 雅紀, 木村 信忠, 二階堂 雅人

   

  ① 同定した殺藻細菌および殺藻物質の実環境での機能解析 Pseudomonas属殺藻細菌をモデルとし、アオコ原因藻類との共培養により産生誘導される殺藻物質を同定するためのメタボロミクス解析方法を確立した。解析の結果、共培養下で特異的に産生される化合物を見出し、赤潮原因藻類に対する殺藻物質として報告のあるpseudopyronine Aであり、またアオコ原因藻類である藍藻Microcystis aeruginosaに対しても顕著な活性を示した。以上の結果から、確立したメタボロミクス法は共培養で機能する殺藻物質を見出す手法として有望と考えられた。 ② 赤潮・アオコ発生促進に関与する微生物の存在解析 Pseudomonas属殺藻細菌の機能解析の過程において緑藻および浮草などの光合成生物に対して増殖促進活性を示す植物ホルモン様化合物を見いだした。また、Pseudomonas属殺藻細菌の産物であるpyoluteorinを環境試水に作用したところ、緑藻Chlamydomonasが顕著に増加した。 ③ 未分離未培養の殺藻細菌の検出とそれが生産する殺藻物質の同定 メタゲノム解析から水草バイオフィルムがPseudomonas属、Acidovorax属、Stenotrophomonas属、Rhizobium属などの培養可能な殺藻細菌の供給源である事が示された。また、殺藻細菌の割合はいずれも1－3％程度の存在率で十分な活性を示す事、未培養の殺藻細菌候補も存在する事が示唆された。 ④ 分離殺藻細菌からの殺藻物質および生合成遺伝子の同定 環境試料から新たにRhizobium属、Stenotrophomonas属、Hydrogenophaga属を主とする殺藻細菌を得て、その培養液に殺藻活性を検出している。そのうちの一つであるRhizobium属細菌の培養液から、殺藻活性を示す炭化水素の結晶を得た。
• メタゲノム情報からの難培養菌が要求する因子の特定と利用による培養可能化

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)

  研究期間 : 2018年06月 -2021年03月 

  代表者 : 藤田 雅紀

   

  共生様式の解明 ミカーレ属海綿から得た細菌懸濁液に対して抗腫瘍抗生物質マイカロライド類の生合成遺伝子配列をターゲットとしたFISH解析を行う事により、染色条件の確立と特異的に染色される細菌細胞を見出していた。今年度は海綿の各ライフステージにおける共生様式を確認するため、組織切片を用いたFISHを試みた。海綿成体、胚、および放出直後の幼生を採取し直ちに固定後、パラフィン包埋して切片を作成した。前年度確立した染色条件によりハイブリダイズしたところ、胚および幼生内に特異的に染まる細菌塊が多数確認された。細菌塊の中央には海綿細胞核が存在する事から、これは細菌を特異的に共生させる細胞であるbacteriocyteであると考えられた。また、bacteriocyteと考えられる細菌塊は胚の段階で組織内に点在する事から、マイカロライド生産菌はbacteriocyteに共生する形で垂直伝播する事が予想された。また、bacteriocyte様の細胞には特異的に染色される細菌以外の菌は見られない事、また組織内にも他の細菌は少ない事から、選択的な垂直伝播が起きていると考えられた。 メタゲノム解析 マイカロライド共生菌メタゲノムのロングリードおよびショートリード解析結果をハイブリッドアセンブルする事で、約2.53Mbの完全長環状DNA配列を決定した。さらにショートリードをマッピングし、手動でミスアセンブルを除去していく事で、非常に精度の高いゲノム配列を完成し、詳細な機能解析を可能とした。その結果、本細菌は繰り返し配列が高頻度で含まれており、ゲノムも一般的な自由生活細菌と比較して縮小している事、複数の大型生合成遺伝子クラスターを有する事などが明らかになった。これらの事は、本細菌がミカーレ属海綿と極めて密接な共生関係を築きつつある途上であり、ゲノムの再構築が進んでいる状態であると考えられた。
• メタゲノム法を用いた環境機能分子およびその生合成遺伝子の探索と解析

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 若手研究(A)

  研究期間 : 2015年04月 -2019年03月 

  代表者 : 藤田 雅紀, 今井 一郎, 木村 信忠

   

  環境中での微生物間の化学的相互作用を解明する方法として、メタゲノム法、生合成、単離構造決定、バイオインフォマティクス、各種バイオアッセイを組み合わせる統合的なスキームを確立した。 その結果、赤潮・アオコの殺滅に関与する複数の細菌とその活性物質を同定した。また、環境中での生産と活性機構に関わる知見を得て、赤潮・アオコの生物学的防除の安全かつ効率的な利用につながる結果を得た。さらに、既知のシグナル物質とは全く異なる、新規のクオラムセンシングスーパーアゴニストを同定した。および、カイメン由来生理活性物質を生産する共生細菌の生合成遺伝子を同定し非常に新規性の高い系統であることを明らかにした。
• レポーターアッセイを用いた海洋メタゲノムからの新規生合成マシナリーの探索

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)

  研究期間 : 2013年04月 -2015年03月 

  代表者 : 藤田 雅紀

   

  グラム陰性細菌のクオラムセンシングに関与するLux系を改変したレポーターアッセイシステムを用いて、メタゲノム法による未培養微生物のクオラムセンシングに関して解析を行った。陸上由来のメタゲノムライブラリから、レポーターアッセイの結果を指標に取得した活性物質生産クローンは、予想されたアシルホモセリンラクトンの生合成遺伝子ではなく、モノオキシゲナーゼに相同性を示す遺伝子を保有していた。 また、活性クローンは青色色素であるインジゴを生産したが、インジゴにはクオラムセンシグ活性は無かった事から、他の微量生産物が活性本体であると考えられた。活性クローンを大量培養後、培養上清および菌体を有機溶媒で抽出し、レポーターアッセイ結果を指標に抽出物の分画を行った。逆相および順相クロマトグラフィー、複数の担体によるゲルろ過、4種のカラムを用いたHPLC分画により、40 Lの培養液から0.1 mg以下の活性物質を単一ピークとして取得した。 ESI-LC-MSによる分析から本物質は分子量293であり、また高分解質量分析結果からその分子式をC16H11N3O3と推測した。これは関連が推測されたインジゴと比較しNOH大きいものであった。また、重水素交換実験から、交換性プロトンを3個含むと推測された。 また、海洋メタゲノムライブラリ中に複数見出されたインジゴ生産クローンについても解析したところ、いずれもクオラムセンシング活性物質を生産していた。一方、それらクローンが保有する酸化酵素は陸上メタゲノム由来のものと比較して相同性が10％程度であり、配列的にはほぼ関連が無かった。以上のことから、未知のクオラムセンシング物質の生産には酵素の配列では無く、インジゴの産生能が大きく関与していることが推測された。また、陸上海洋問わず、広く分布する酵素により産生されることが示唆された。
• メタゲノム法による難培養海洋環境微生物からの新規生合成マシナリーの探索と物質生産

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)

  研究期間 : 2011年04月 -2013年03月 

  代表者 : 藤田 雅紀

   

  海洋メタゲノムからの新規生合成マシナリーの探索を目的に研究を行った。その結果、研究期間において多様な海洋サンプルから70万以上のメタゲノムクローンを構築した。また複数のスクリーニング系において合計200を超える活性クローンを見出し、そのうち13クローンについてはDNA配列の決定も行った。その中には既知遺伝子に相同性を示すものも存在した一方、配列相同性からは全く活性機構が不明なものも存在し、未知のマシナリーを取得できた可能性が期待された。 シデロフォア生産クローンのうち二つについてはその生産物を同定し、また生合成遺伝子クラスターに変異を加えることで、最終産物の構造変換を行うなどの応用研究も展開し、生物生産の多様化の例を示した。さらにメタゲノムから取得したbisucaberin 生合成酵素は未解明な点が多い、酵素による大環状化反応機構の解明に有用であると考え構造生物学的な検討を行っている。また、別のシデロフォア生産クローンの一つを解析したところ、生合成遺伝子クラスター全長が25 kbp程度と非常に大きく、これまでにメタゲノムから機能ベーススクリーニング法で取得した生合成遺伝子クラスターとしては最大級のものであった。未だ生産物の同定には至っていないが、配列上の特徴から新規化合物を生産していると考えられた。この結果はメタゲノム法で非常に大きな生合成遺伝子クラスターを取得可能であること、またそれを異宿主で発現し活性物質を生産できることを示すものであり、本方法論の実用性を示す例であると考える。 一方、抗菌活性クローンの一つが保有するDNA配列を決定したが、配列情報からは全く活性機構を予測することはできなかった。現在生産物の同定を進めているが、このように配列情報からは見出すことが困難な遺伝子を取得できたことは機能ベースメタゲノム法の有用な点であると考える。
• 海洋メタゲノムからの金属結合物質シデロフォアの生合成遺伝子探索と異宿主生産

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 若手研究(B)

  研究期間 : 2011年 -2012年 

  代表者 : 藤田 雅紀

   

  これまでにメタゲノムライブラリから50以上のシデロフォア生産クローンを取得し、4つのクローンについてはその生合成遺伝子クラスター全長を決定した。また、取得した活性クローンのうち2つを解析しvibrioferrinとbisucaberinをその活性成分として同定した。Vibrioferrin生産クローンにおいては、本来の生産菌の40倍という高い生産量を示した。一方、bisucaberin生合成遺伝子はその配列から未解析微生物由来である事が示唆された。また、他のクローンからは遺伝子クラスター全長が25kbp以上という、機能ベースメタゲノム法で取得された生合成遺伝子クラスターとしては最大級のものを見出した。以上の成果は、機能性メタゲノム法による生合成遺伝子の探索と異宿主生産の実用性と応用性を示すものである。
• アジア・太平洋海域における有用海洋生物資源調査

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

  研究期間 : 2009年 -2011年 

  代表者 : 中尾 洋一, 堀 寛治, 酒井 隆一, 伏谷 伸宏, 松岡 俊二, 福沢 世傑, 脇本 敏幸, 藤田 雅紀, 高田 健太郎

   

  ミクロネシア、ヴェトナム、およびインドネシアの3か国で海洋生物の採集を行い、合計515検体のサンプル採集が達成できた。これらのサンプルをもとに、可能な範囲で混合抽出物、共生微生物、遺伝子を取り出し、それぞれのライブラリーとして保存した。現在、本ライブラリーをもとに有用生物活性および活性本体のデータベース化を行っている。また、調査活動を通じて現地の研究機関との強固な共同研究体制も築くことができた。
• 生理活性を利用した海洋天然物の未同定生合成遺伝子の取得と物質生産

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 若手研究(スタートアップ)

  研究期間 : 2008年 -2009年 

  代表者 : 藤田 雅紀

   

  海洋メタゲノムを利用した有用物質生産を目標に、メタゲノムライブラリの作成技術構築から生産物質の同定まで一貫して行い、本方法論が実現可能であることを示した。本研究を通して、高品質海洋メタゲノムライブラリを約10万クローン作製し、また300以上の色素生産クローンを取得した。またそのうち20以上のクローンについて、その生合成遺伝子と生産物の同定を行った。
• 抗転移剤の開発を指向した海洋無脊椎動物からのプロテアーゼ阻害物質の探索

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 特別研究員奨励費

  研究期間 : 2001年 -2002年 

  代表者 : 藤田 雅紀

   

  1.日本沿岸各地で採集された海洋無脊椎動物の抽出物、計2608検体について、ガン転移に深く関与していると考えられるカテプシンB、MT1-MMPおよびMMP2に対する阻害アッセイを行った。その結果それぞれの酵素に対して約8%のサンプルが阻害活性を示した。その中から、特に活性が強く、酵素間の選択性に優れたサンプルについてその活性本体の解明を試みた。 2.MT1-MMP阻害活性が認められた、高知県二並島産海綿Chribrochalina sp.の抽出物を、各種クロマトグラフィーで順次精製したところ、2つの阻害物質を単離した。阻害物質のスペクトルデータは、既知物質haplosamate Aと完全に一致したが、報告されたデータにいくつかの疑問点を認めたので、詳細な構造解析を行った。その結果、本物質の構造をリン酸化ステロールと改定した。なお、本物質はMT1-MMPをIC_<50>値150-180μg/mLで阻害した。 3.和歌山県五ヶ所湾産のPolyclinidae科ホヤの脂溶性抽出物に顕著なMMP2阻害活性が認められた。凍結資料を抽出後、各種クロマトグラフィーにより精製し、活性成分として1-(12-hydroxy)octadecanyl sulfateを単離した。その構造は各種スペクトルデータから、C_<18>の硫酸化アルコールと決定した。本物質はMMP2をIC_<50>値9.0μg/mLで阻害した。 4.高知県箱島産海綿、Callyspongia truncataからは、MT1-MMP阻害物質として、既知物質であるhalistanol sulfateとともに、新規化合物であるcallysponginol sulfate Aを得た。本物質の構造は、分光学および化学的な解析からC_<24>の硫酸化された不飽和脂肪酸であることが明らかになった。本阻害剤はMI1-分光学MMPをIC_<50>値15.0μg/mLで阻害した。