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天然物とは――二次代謝産物・植物抽出物研究の定義と方法論

天然物素材

天然物(natural products)とは、植物、微生物、菌類、海洋生物などの生物がつくり出す化合物とその抽出物を指します。研究の中心にあるのは、生物の成長に直接は必要ないものの、防御、シグナル伝達、環境への適応などに関わる二次代謝産物です。

天然物は、アルカロイド、テルペノイド、フェノール性化合物(フラボノイド・タンニン・リグナンなど)、ポリケタイド、ペプチドといった二次代謝産物から、多糖類などの一次代謝産物に由来する高分子まで、非常に多様な構造を持ち、医薬品や機能性素材の開発の重要な源として研究されてきました。

アルカロイドテルペノイドフラボノイドポリフェノールポリケタイド多糖類ペプチド

主な研究テーマ

  • 01
    資源探索と基原の確認

    研究対象生物の分類学的同定と、証拠標本(voucher specimen)の保管

  • 02
    抽出と分離・精製

    溶媒・条件による抽出効率の比較、クロマトグラフィーによる分離

  • 03
    構造決定

    分光学的分析による新規化合物の構造と立体化学の決定

  • 04
    生合成と代謝工学

    二次代謝産物の生合成経路の解明と、微生物を用いた生産

  • 05
    海洋・微生物由来の天然物

    海洋生物、共生微生物、菌類に由来する化合物の探索

  • 06
    持続可能な資源利用

    生物資源の保全と、名古屋議定書に基づく利用の機会と利益の配分

方法論の概観

01抽出

溶媒抽出や超臨界流体抽出などで成分を得ます。

02分画・分離

カラムクロマトグラフィーとHPLCで成分を分けます。

03活性追跡

生物検定の結果をたどって、活性のある画分を絞り込みます。

04構造決定

NMR、質量分析(MS)などで構造を決定します。

05プロファイリング

LC-MS・GC-MSによるメタボローム解析で成分組成を調べます。

参考文献
  1. Newman DJ, Cragg GM. Natural products as sources of new drugs over the nearly four decades from 01/1981 to 09/2019. J Nat Prod 2020;83(3):770–803.
  2. Atanasov AG, Zotchev SB, Dirsch VM, et al. Natural products in drug discovery: advances and opportunities. Nat Rev Drug Discov 2021;20:200–216.
  3. Convention on Biological Diversity. Nagoya Protocol on Access to Genetic Resources and the Fair and Equitable Sharing of Benefits Arising from their Utilization (2010, 2014年発効).