研究概要-Research-
地球上には、植物、動物、微生物など数多くの生物が生存しています。それら生物の多くは、種ごとに異なる二次代謝経路を有しており、極めて多様な化合物（二次代謝産物）を産生しています。人類は、古来より伝承薬として様々な生物資源を「くすり」として用いてきたのみでなく、現代では数多くの生理活性物質を生物の二次代謝産物から見出し、医薬品、機能性食品、香粧品などとして利用しています。私たちの講座では、植物や真菌が産生する二次代謝産物の単離・構造解析や単離化合物の生理活性の検討することで、人々の生活に役立つ有用な天然化合物あるいは天然資源の発見や伝承薬のエビデンスの科学的解明を目指し、研究に取り組んでいます。
１）新規天然化合物の探索と構造解析
先人たちの研究により、数え切れないほど多くの天然化合物が様々な天然資源から単離報告されています。一方で、未だ多くの未知化合物が天然には存在しており、それら未知化合物の存在を明らかにするために、化合物の単離と構造解析を行っています。実際には、各種クロマトグラフィー技術を用いた化合物の単離精製を行い、単離化合物の構造を核磁気共鳴（NMR）スペクトルやマススペクトルなどを用いて決定しています。天然化合物には、ユニークかつ複雑な構造を有する化合物が多く存在しており、各種２次元NMR技術や量子化学計算などを駆使して構造解析を行っています。
２）特徴的な構造を有する天然物の単離と機能性評価
植物など天然資源の中には、人類が合成不可能あるいは合成困難である複雑な化合物を酵素反応により生合成することができる生物種が多く存在します。一方で、特徴的な構造を有する多くの天然化合物が報告されていますが、その中で生理活性について詳細に検証されている化合物は限られています。そのような背景から、過去に特徴的な化合物の単離報告がある天然資源に着目し成分の分析を進め、単離化合物のライブラリ化を進めています。単離化合物について、種々の各種生理活性試験を実施することでこれまで明らかとされなかった天然物の新たな有用性が発見できればと考えています。当研究室で、これまで継続的に実施してきた核内受容体アゴニスト活性に加え、新たな生理活性評価系の確立を目指しており、生活習慣病、がん、加齢性疾患等の治療や予防に役立つ天然資源の探索を目指します。
３）in silicoスクリーニングを用いた生理活性天然物の探索
無数に存在する天然化合物の中から、目的のタンパク質に作用する化合物を探索するのは非常に骨の折れる作業です。そこで、ここ数十年で劇的に発達した計算機科学的手法を活用し、活性化合物の探索を実施しています。実際には、Structure-based virtual screening（SBVS）といい、薬の標的となるタンパク質と我々が単離した化合物の構造情報を元に、親和性の高い化合物をスクリーニングし、候補化合物を絞り込みます。さらに、候補化合物については、培養細胞等を用いた実験にて、実際に生理活性を示すか検証を行います。まだまだ計算通りとならない部分が多いですが、試行錯誤の中で、より効果的にSBVSを活用するための方法論の確立を目指しています。
以上のように、我々の研究室では、天然物化学分野のクラシカルな研究手法である「化合物を単離する技術」を基軸としつつ、新たな生理活性評価手法や発展著しいコンピュータを用いた計算科学的手法など、先進的技術を積極的に取り入れ活用することで、効率的かつ効果的に天然資源の新たな価値を創造したいと考えています。
