本文根據新潟大學成果發佈整理而成
日本新潟大學農學部（生物有機化學領域）的佐藤努教授和上田大次郎助教，與該校齒學部的柿原嘉人助教、農學部的原崇副教授以及國立科學博物館的山田格博士和田島木棉子博士等人組成的聯合研究團隊，確立了人工合成龍涎香的化學系統。龍涎香是源自抹香鯨的「夢幻般的高級香料和中藥材」，研究團隊此次發現了龍涎香的新藥理活性，有望作爲改善骨代謝和預防阿茲海默症的藥物使用。該成果爲將龍涎香作爲香料或藥物等使用開闢了新途徑。
龍涎香其實是抹香鯨的腸道結石。從公元前就在全球各地被當作香料使用，用於生產高級香水等，但自從商業捕鯨魚被禁後，龍涎香就成了幾乎無法再獲得的「夢幻香料」。偶爾被海浪衝到岸上等，便會導致高價交易，引發全世界的關注。
另外，龍涎香還被用於中藥和傳統醫藥，其藥理活性也備受關注。目前還不清楚龍涎香醇（Ambrein）的生成機制，也無法利用其生物合成酶和基因（圖1）。因此，研究團隊人工製造了一種新的酶「龍涎香醇合成酶」，在透過生物合成確立供應路徑的同時，還實施了向龍涎香醇的香氣成分進行化學轉化，以及評價藥理活性的研究（圖1）。
圖1：龍涎香的人工合成系統及新的藥理活性
研究團隊首先透過改變細菌的酶，製造了能量產龍涎香醇的「龍涎香醇合成酶」。龍涎香醇的收穫率比以前報告的數位提高20倍左右。接下來確立了從龍涎香醇高效向龍涎香的香氣成分進行化學轉化的系統。香氣成分的收穫率約爲既有方法和天然龍涎香的8～15倍。香氣成分的比例因光敏劑的種類而異，表明可以根據反應條件改變「人工龍涎香」的香味。最後利用酶合成的龍涎香醇發現了兩種新的藥理活性，即促進破骨細胞分化和抑制β-澱粉樣蛋白誘導性神經細胞死亡。今後有望用來開發改善骨代謝和預防阿茲海默症的藥物。
此次，研究團隊利用在研究室裏製造出的酶，透過人工生物合成路徑合成了生物合成路徑不明的稀有天然產物龍涎香醇，並大幅提高了合成效率。在龍涎香醇的生物合成中，不僅是真正的生產者，連天然的生物合成酶也尚未確定。本研究透過不同的生物合成酶設計，製造出了難以利用生物合成基因的天然產物，具有重要的意義。
未來展望
此次的研究成果爲將龍涎香用作香料和藥物等開闢了新道路。另外，還有望製造具有超過天然產物的藥理活性和香味的「人工龍涎香」，爲取得進一步的成果，目前正透過產學合作和跨領域合作推進聯合研究。
論文資訊
題目：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
日語發佈原文
編譯：JST客觀日本編輯部
