人工スプライシングシステムの構築と不溶性蛋白質合成への展開

• Project/Area Number: 15659026
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Drug development chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 大高 章 京都大学, 薬学研究科, 助教授 (20201973)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2004: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2003: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 不溶性蛋白質 / スプライシング / ペプチドチオエステル / インテイン / 膜タンパク質 / 光切断型保護基 / イシテイン / 膜蛋白質 / ペプチド合成

Research Abstract

既存の技術では、膜蛋白質の合成は遺伝子工学的手法、化学合成を問わず、極めて困難である。もし不溶性ということがなければ近年蛋白質合成の方法論として利用される機会が増大しているインテイン法が、膜蛋白質合成にも利用することが可能かも知れないと考えた。
HIV-1のgp41由来であるN36/SC-peptideが極めて水溶性の高い、安定6量体複合体を形成するという点に着目し、このN36/SC-peptide複合体を、(1)不溶性蛋白質フラグメントの可溶性デバイスとする、(2)N36とSC-peptideに不溶性蛋白質フラグメントを結合させ、水溶液中で可溶性複合体を形成させると共に、2つのフラグメントの反応点の距離を近づける、(3)N36あるいはSC-peptide/不溶性蛋白質フラグメントの結合部位に人工スプライシングシステム(インテインシステム)を導入することにより不溶性フラグメントの縮合を達成させるとともに、不要になったN36/SC-peptide複合体は縮合したフラグメントから自動的に遊離させる、という不溶性蛋白質の新たな合成戦略を立案し研究展開を行ってきた。
本年度はリポソームを利用した不溶性蛋白質の化学合成について検討を加えた。その結果、チオエステルを利用するケミカルライゲーション法を利用すれば、難溶性ペプチドフラグメントであっても、脂質二重膜中で極めて効率的に反応に、2回膜貫通型の受容体モデルへと変換できることを明らかとした。今後は、本手法の不溶性蛋白質合成への展開例を増加させ、その有用性を検証する予定である。さらに、本年度は、ペプチド鎖の更なる延長を目的とし、新規光切断型保護基の開発を行い、基礎研究レベルではあるものの、本保護基を利用することにより、従来困難であったTandem型ライゲーションが可能であることを明らかとした。

Research Products

• [Journal Article] Stereoselective synthesis of [L-Arg-L/D-3-(2-naphthyl)alanine]-type (E)-alkene dipeptide isosteres and its application to the synthesis and biological evaluation of pseudopeptide analogues of the CXCR4 antagonist FC131. (2005)
  • Author(s): Hirokazu.Tamamura et al.
  • Journal Title: J Med Chem. 48 Pages: 380-391
• [Journal Article] Mutations conferring resistance to human immunodeficiency virus type 1 fusion inhibitors are restricted by gp41 and Rev-responsive element functions. (2005)
  • Author(s): Daisuke Nameki et al.
  • Journal Title: J.Virol. 79 Pages: 764-770
• [Journal Article] Facile synthesis of membrane-embedded peptides utilizing lipid bilayer-assisted chemical ligation. (2004)
  • Author(s): Akira Otaka et al.
  • Journal Title: Chem.Commun. 2004 Pages: 1722-1723
• [Journal Article] Sml_2-Mediated Reduction of γ,γ-Difluoro-α,β-enoates with Application to the Synthesis of Functionalized(Z)-Fluoroalkene-Type Dipeptide Isosteres. (2004)
  • Author(s): Akira Otaka et al.
  • Journal Title: J.Org.Chem. 69 Pages: 1634-1645
• [Journal Article] Synthesis of fluorine-containing Bioisosteres corresponding to phosphoamino acids and dipeptide units. (2004)
  • Author(s): Akira Otaka et al.
  • Journal Title: Biopolymers 76 Pages: 140-149
• [Publications] Akira Otaka et al.: "SmI_2-Mediated Reduction of γ,γ-Difluoro-α,β-enoates with Application to the Synthesis of Functionalized (Z)-Fluoroalkene-Type Dipeptide Isosteres."J.Org.Chem.. 69. 1634-1645 (2004)
• [Publications] Akira Otaka et al.: "Synthesis of fluorine-containing Bioisosteres corresponding to phosphoamino acids and dipeptide units."Biopolymers. 76. 140-149 (2004)
• [Publications] Nobutaka Fujii et al.: "Molecular-size Reduction of a Potent CXCR4-chemokine Antagonist Using Orthogonal Combination of Conformation- and Sequence-based Libraries."Angew.Chem., Int.Ed.. 42. 3251-3253 (2003)
• [Publications] Akira Otaka et al.: "Application of Samarium Diiodide (SmI_2)-induced Reduction of γ-Acetoxy-α,β-enoates with α-Specific Kinetic Electrophilic Trapping for the Synthesis of Amino Acid Derivatives."Chem.Commun.. 1834-1835 (2003)
• [Publications] Hirokazu Tamamura et al.: "Synthesis of Potent CXCR4 Inhibitors Possessing Low Cytotoxicity and Improved Biostability Based on T140 Derivatives."Org.Biomol.Chem.. 1. 3656-3662 (2003)
• [Publications] Hirokazu Tamamura et al.: "Enhancement of the T140-based Pharmacophores Leads to the Development of More Potent and Bio-stable CXCR4 Antaugonists."Org.Biomol.Chem.. 1. 3663-3669 (2003)