ミヤコシンAの構造決定 - J-Stage

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化学と生物 Vol. 53, No. 4, 2015

ミヤコシン A の構造決定

長鎖アルキル鎖中の分岐メチル基の絶対配置

ミヤコシンAは， 属カイメンから単離された がん細胞に対して細胞毒性を示す化合物で，同属のカイ メンからしばしば見いだされる両末端が高度に不飽和化 した長鎖の鎖状アセチレン化合物に分類される⁽¹⁾（図1_）． ミヤコシンAは，長いアルキル鎖中に分岐メチル基が一 つある単純な構造の化合物であるが，分岐メチル基がほ かの官能基から遠く離れているため，その位置と絶対配 置の決定が困難であることが予想される．われわれは，

FAB-MS/MSデータのイオン強度に着目して分岐メチ ル基の位置を決定し，さらに，X線結晶スポンジ法^(2, 3) ならびに遠隔位不斉認識試薬（赤坂・大類試薬）⁽⁴⁾を用 いたキラル分析の適用による構造決定を試みた．本稿で は，ミヤコシンAの構造決定の経緯について紹介する．

ミヤコシンAは，沖縄県宮古島近海の深海（宮古曽 根，水深415 m）で採取した 属カイメンから，

ヒト子宮頸がん細胞（HeLa細胞）に対する細胞毒性物 質として単離された．NMRデータの解析から，三重結 合，二級アルコール，二重結合と順に続く，カイメン由 来アセチレン化合物に特徴的な末端構造の存在が示され た．両端に位置するこれらの部分構造は，分岐メチル基 を一つ含む長いメチレン鎖によって連結されていた．

直鎖中の分岐メチル基の位置は，FAB-MS/MSスペ クトルのチャージリモートフラグメンテーションを用い て決定可能である．すなわち，鎖状分子の片側だけが優

先的に帯電すると，置換基のない直鎖部ではメチレン基 一つの違いに相当する14 Daずつ離れたピークが順に認 められるが，メチル分岐点では，両隣の炭素との結合が 切断されたイオンに由来する二つのピークが28 Da離れ て観察され，それらの中間にはピークが認められない．

この特徴的なイオンの現れ方に基づき，分岐メチル基の 位置を決定できる．しかし，ミヤコシンAの分岐メチ ル基の位置の決定に，この方法は使えなかった．すなわ ち，そのFAB-MS/MSスペクトルで直鎖アルキル基中 の開裂ピークはいずれも14 Daずつ離れていて，分岐メ チルに特徴的な28 Da離れたパターンは認められなかっ た．この現象は以下のように説明できる．すなわち，分 子の両末端の部分構造が同一のミヤコシンAでは，そ れぞれの末端がほぼ同一の確率で帯電するため，FAB- MS/MSデータは，いずれかの末端が帯電したプレカー サーイオンに由来するプロダクトイオンスペクトルが，

二つ足し合わせられたものとなる．したがって，片側に 帯電した場合のプロダクトイオンスペクトルで28 Daの ギャップがあっても，逆側に帯電した場合のプロダクト イオンスペクトルによってそのギャップが埋められてし まう．このような理由で，プロダクトイオンの質量分布 から分岐点の位置は決定できなかった．

文献を調べたところ，分岐脂肪酸のFAB-MS/MSスペ クトルにおいて，分岐点の両側での開裂イオンピークは，

より遠方のメチレン炭素間のものより2倍程度大きい，

というデータを見いだした．そこで，この法則をミヤコ シンAに適用してプロダクトイオン強度を予測し，実 測値との比較を行った．すると，分岐メチル基が14位 に存在する場合にだけ，両者がよく一致した．したがっ て，メチル分岐点を14位と推定した．なお，ミヤコシ ンA中の第二級アルコールの絶対配置は，キラル補助 剤 の（＋）-お よ び（−）-

α

-Methoxy-

α

-(trifluoromethyl)- phenylacetic acid（MTPA）によるエステル化を利用す る改良モシャー法⁽⁵⁾によって，いずれも と決定され た．

ミヤコシンAのメチル分岐点の位置が正しいなら，

C8およびC9のメチレン鎖が分岐点から左右に伸びるこ とになる．メチレン鎖中の水素はいずれもほぼ同一の化

OH 3

OH

8 9

COOH N O

O

図1^■ミヤコシンA（上）および赤坂・大類試薬（下）の化学 構造

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学シフト値を与えるため，両末端に位置する不斉炭素と の相対配置をNMRデータから導くことは不可能であっ た．

X線結晶解析を行うことができれば，分岐点の絶対配 置を導くことが可能であるが，ミヤコシンAは油状物 質で結晶化しなかった．そこで，二つの選択肢を考え た．一つは，大類教授らが開発した遠隔位不斉認識試薬

（赤坂・大類試薬）⁽⁴⁾を用いたキラル分析で，もう一つは 東京大学工学系研究科の藤田教授らが開発した結晶スポ

ンジ法^(2, 3)である．結晶スポンジ法とは，多孔性結晶内

の空隙に非結晶性化合物を取り込ませ，孔内で規則的に 配列した化合物を多孔性結晶に封じた状態でX線結晶 解析に供するという革新的な技術である．この手法をミ ヤコシンAに適用した結果，X線結晶構造解析が実施で き，メチル分岐点の絶対配置は であると推測された．

しかし，さらに詳しくデータを検討したところ，スポン ジ中でのミヤコシンAの揺らぎが当初想定したものよ り大きいため，分岐点の絶対配置の決定は困難である，

との結論が導かれた．

この解析と並行して，赤坂・大類試薬を用いたキラル 分析を試みた．赤坂・大類試薬によって第一級アルコー ルを誘導体化すると，末端炭素から9番目以内の炭素上 に分岐メチル基がある場合は，その化学シフト値が立体 異性体間で異なるが，10番目以遠の分岐メチル基の化 学シフト値は立体異性体間に差が認められない⁽⁴⁾．ミヤ コシンAの二重結合を切断後還元するとC21のジオール が生成するが，この化合物におけるメチル基の位置はそ れぞれの末端から10番目および11番目となり，赤坂・

大類試薬の識別可能範囲を超える．そこで，両端の第一 級アルコールを脱離反応に付し，生じた末端オレフィン を切断後還元してC19-ジオールに導いた．このジオール における分岐メチル基の末端からの位置は9番目および 10番目となり，赤坂・大類試薬による分析の適用範囲 内となる．このようにして，ミヤコシンAをC19-ジオー ルに導くとともに，その両鏡像体を化学合成により調製 した．これらを赤坂・大類試薬を用いるエステル化に付 し，¹H-NMRスペクトルを比較したところ，標品では 体のメチル基のシグナルが 体のものより0.02 ppm低磁 場側に現れ，かつ，天然物由来のものの化学シフト値は 体のものと一致した．したがって，ミヤコシンAの絶 対配置を14 と決定した⁽⁶⁾．なお，これらの一連の実験 により，MS/MSデータのイオン強度の比較によって，

分岐位置が正しく推定されていたことも確認された．

われわれの研究とは独立して，森 謙治東京大学名誉 教授によってミヤコシンAの8種類の異性体が合成され た．天然由来ミヤコシンAとともに赤坂・大類試薬に よる誘導体のHPLC分析が行われ，その実験結果はわれ われの結論を本質的に支持した⁽⁷⁾．ただし，HPLCのほ うが¹H-NMRスペクトルより分解能が高いため，天然物 には 体がおよそ5％含まれていたことが示された．

ミヤコシンAの遠隔位不斉炭素の絶対配置の決定を 通して，赤坂・大類試薬が遠隔位不斉認識を実現する優 れた研究ツールであることが示される一方，結晶スポン ジ法によるX線結晶構造解析が，微量化合物の構造解 析における革新的技術であることが確認された．

  1)  Y. Hitora, K. Takada S. Okada & S. Matsunaga: 

, 67, 4530 (2011).

  2)  Y. Inokuma, S. Yoshioka, J. Ariyoshi, T. Arai, Y. Hitora,  K.  Takada,  S.  Matsunaga,  K.  Rissanen  &  M.  Fujita: 

, 501, 262 (2013).

  3)  Y. Inokuma, S. Yoshioka, J. Ariyoshi, T. Arai, Y. Hitora,  K.  Takada,  S.  Matsunaga,  K.  Rissanen  &  M.  Fujita: 

, 495, 461 (2013).

  4)  K. Imaizumi, H. Terasima, K. Akasaka & H. Ohrui: 

, 19, 1243 (2003).

  5)  I.  Ohtani,  T.  Kusumi,  Y.  Kashman  &  H.  Kakisawa: 

, 113, 4092 (1991).

  6)  Y. Hitora, K. Takada & S. Matsunaga:  , 69,  11070 (2013).

  7)  K.  Mori,  K.  Akasaka  &  S.  Matsunaga:  , 70,  392 (2014).

（人羅勇気，高田健太郎，松永茂樹，東京大学大学院農 学生命科学研究科）

プロフィル

人羅 勇気（Yuki HITORA）

＜略歴＞2012年東京大学大学院農学生命 科学研究科修士課程修了／同年同大博士課 程在学中＜研究テーマと抱負＞特異な生物 活性を有した海洋天然物の探索研究を行っ ている．今後は，海洋天然物の機能に着目 した研究を行う予定＜趣味＞コーヒー，映 画鑑賞

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高田 健太郎（Kentaro TAKADA）

＜略歴＞2004年東京大学大学院農学生命 科学研究科修了／同年米国国立がん研究所

（NCI）博士研究員／2007年理化学研究所 基礎科学特別研究員／2008年立命館大学 薬学部助教／2010年東京大学大学院農学 生命科学研究科助教＜研究テーマと抱負＞

海洋天然物化学の視点から，新たな生命現 象の発見とその有効利用を目指し研究を 行っています＜趣味＞水泳，ハイキング

松永 茂樹（Shigeki MATSUNAGA）

＜略歴＞1984年東京大学大学院農学系研 究科修了／1984 〜 1991年博士研究員（東 京 大 学，ハ ワ イ 大 学，国 立 が ん セ ン タ ー）／1991年 〜 東 京 大 学（助 手，助 教 授，教授）＜研究テーマと抱負＞「Drugs  from the Sea」の実現に向けて，有用物質 の探索を続けています＜趣味＞スポーツ，

山歩き，おいしい物を食べること・飲むこ と・作ること，音楽鑑賞

Copyright © 2015 公益社団法人日本農芸化学会

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