革新的創薬を目指した環状ペプチドライブラリーの構築

• Project/Area Number: 13J03534
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Drug development chemistry
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 長野 正展 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: ペプチド触媒 / キナーゼ / 試験管内進化 / ペプチド / RaPID / アミノ酸 / 環状ペプチド / リン酸化 / 翻訳語修飾 / リボソーム翻訳合成

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、従来ない生物科学的手法と有機化学的手法を併せて最小環状ペプチドを探索するものである。採用三年目は、ヒストンH3を選択的チオリン酸化する環状ペプチド触媒、すなわち天然オーロラBキナーゼを模した最小キナーゼの探索を行った。リン酸ドナーとして、探索に適したATPgammaSを用い、一兆個を超える環状ペプチドライブラリーを構築し、ビオチン-ストレプトアビジンの強力な結合力を利用した触媒捕捉系を確立して探索を行ったが、残念ながらチオリン酸化されたヒストン構造を有する活性種の発見には至っていない。また環状構造を単環のみならず、より強固な立体構造を形成することから触媒ポケットとして適するであろう２環状ペプチドライブラリーの作成を行った。しかし、こちらも単環状と同じく触媒活性種の濃縮には至らなかった。これらの結果は、通常のキナーゼが約300アミノ酸より構成されるのに対し、今回触媒として用いた環状ペプチドが18アミノ酸と10倍以上小さいことが、キナーゼとして働く触媒の少なさに繋がり、結果的にキナーゼの回収を難しくしたと考察できる。一方、抗ヒストンH3-リン酸化Ser10抗体により捕捉する手法で触媒探索を行った結果、結果として抗原と競合して抗体に結合するするユニークなペプチド種を獲得できる興味深い知見が得られたので、本成果を論文発表する予定である。現在、リン酸化触媒からより成功率が高いであろうアシル化触媒ペプチドの探索に達成目標を修正し、研究を行っている。採用後三年間で触媒を発見することは出来なかったが、今後の触媒探索の成功の鍵を握る有益な情報は得られたと考えている。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Regioselective Synthesis of fused-tricyclic peptides by post-translational chemical modification (2016)
  • Author(s): M. Nagano, N. K. Bashiruddin, H. Suga
  • Journal Title: Peptide Science Volume: 2015 Pages: 115-116
• [Journal Article] Synthesis of fused tricyclic peptides using a reprogrammed translation system and chemical modification. (2015)
  • Author(s): N.K. Bashiruddin; M. Nagano; H. Suga
  • Journal Title: Bioorganic chemistry Volume: 61 Pages: 45-50
  • DOI: 10.1016/j.bioorg.2015.06.002
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Amino equatorial effect of a six-membered ring amino acid on its peptide 310- and a-helices (2015)
  • Author(s): Takayuki Hirata, Atsushi Ueda, Makoto Oba, Mitsunobu Doi, Yosuke Demizu, Masaaki Kurihara, Masanobu Nagano, Hiroshi Suemune, Masakazu Tanaka
  • Journal Title: Tetrahedron Volume: 71 Issue: 16 Pages: 2409-2420
  • DOI: 10.1016/j.tet.2015.02.075
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Helical Peptide-Foldamers Having a Chiral Five-Membered Ring Amino Acid with Two Azido Functional Groups (2014)
  • Author(s): Makoto Oba, Hiroomi Takazaki, Naomi Kawabe, Mitsunobu Doi, Yosuke Demizu, Masaaki Kurihara, Hiromu Kawakubo, Masanobu Nagano, Hiroshi Suemune, and Masakazu Tanaka
  • Journal Title: The Journal of Organic Chemistry Volume: 79 Issue: 19 Pages: 9125-9140
  • DOI: 10.1021/jo501493x
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Facile and Stabile Linkages Through Tyrosine : Bioconjugation Strategies with the Tyrosine-Click Reaction (2014)
  • Author(s): H. Ban^1, ; M. Nagano^1 Gavrilyuk, J. ; Hakamata, W. ; Barbas, CF, III. (^1 These authors contribute equally.)
  • Journal Title: Bioconjugate Chemistry Volume: 52 Issue: 4 Pages: 520-532
  • DOI: 10.1021/bc300665t
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Regioselective Synthesis of Tricyclic peptides by post-translational chemical modification (2015)
  • Author(s): 長野正展、加藤ナセルバシルディン、菅裕明
  • Organizer: 第52回 ペプチド討論会
  • Place of Presentation: 平塚中央公民館（神奈川県平塚市）
  • Year and Date: 2015-11-16
• [Presentation] 翻訳後修飾によるトポロジー制御型トリサイクリックペプチドの合成 (2015)
  • Author(s): 長野正展、加藤ナセルバシルディン、菅裕明
  • Organizer: 第9回 バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 熊本大学工学部 黒髪南地区キャンパス（熊本県熊本市）
  • Year and Date: 2015-09-11
• [Presentation] チロシン高度選択的ラベル化剤の開発と薬物抗体コンジュゲートへの応用 (2013)
  • Author(s): 長野正展、坂仁志、袴田航、猪熊翼、Julia Gavrilyuk、Carlos F. Barbas, III
  • Organizer: 第39回反応と合成の進歩シンポジウム
  • Place of Presentation: 九州大学百年記念講堂(福岡市東区)
• [Book] ファルマシア (2016)
  • Author(s): 長野正展
  • Total Pages: 1
  • Publisher: 公益社団法人 日本薬学会
• [Book] 機能性大環状ポリペプチドの翻訳合成とRaPID探索 (2015)
  • Author(s): 菅裕明、吉冨徹、長野正展
  • Total Pages: 11
  • Publisher: 高分子 高分子学会
• [Book] 未来を切り拓く特殊ペプチド創薬 (2014)
  • Author(s): 長野正展、吉冨徹、菅裕明
  • Total Pages: 5
  • Publisher: ファルマシア 日本薬学会