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Chemical modification of polypeptides via metal-mediated reaction

Research Project

Project/Area Number 21K06482
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

Hanaya Kengo  慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 講師 (50637262)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords化学修飾 / N末端アミノ酸 / タンパク質 / アルドール反応 / 銅イオン / トリプトファン / 銅 / ヨウ素 / ペプチド / 遷移金属イオン / ペプチド結合 / 配向基
Outline of Research at the Start

タンパク質は多数のアミノ酸がペプチド結合で連結してできた巨大分子である。現在、創薬などの分野で、タンパク質の中の多数あるアミノ酸のうち、特定の位置にのみ薬物などの人工分子を結合する方法(化学修飾法)が必要とされている。本研究では、タンパク質の一番端のアミノ酸(N末端)のアミノ基を足掛かりにすることにより、その近傍のペプチド結合のみを化学修飾する手法を開発する。この手法は、N末端のアミノ基をもつペプチド、タンパク質ならばアミノ酸配列に依らず化学修飾できると期待される。

Outline of Final Research Achievements

Bioconjugation reactions that enable the incorporation of artificial molecules, such as drugs, into specific amino acids within proteins have been continuously developed to fulfill the growing demand for applications in both industrial settings and fundamental chemical biology research. This study aimed to develop a method for chemically modifying neighboring amino acids using the N-terminal amino group of the protein. As a result of the research, a new chemical modification method for N-terminal amino acids of proteins utilizing a copper ion-mediated aldol reaction was successfully developed. This method was applicable to the preparation of antibody-drug conjugates.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、タンパク質中のシステインを標的にした化学修飾法が広く利用されている。しかし、この手法は対象のタンパク質がシステインを持たない場合に適用できない。逆に、同一アミノ酸を複数個含む場合、特定の1箇所のみを化学修飾するのは困難である。一方、N末端アミノ酸はタンパク質に必ず1箇所存在する。そのため、本研究で開発したN末端アミノ酸の化学修飾法は、広範なタンパク質の化学修飾に応用できる可能性がある。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] Selective modification of tryptophan in polypeptides via C-N coupling with azoles using in situ-generated iodine-based oxidants in aqueous media2023

    • Author(s)
      Shunsuke Watanabe, Yuki Wada, Masaki Kawano, Shuhei Higashibayashi, Takeshi Sugai, and Kengo Hanaya
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 59 Issue: 87 Pages: 13026-13029

    • DOI

      10.1039/d3cc03731b

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Single‐Step N‐Terminal Modification of Proteins via a Bio‐Inspired Copper(II)‐Mediated Aldol Reaction2022

    • Author(s)
      Hanaya Kengo、Yamoto Kaho、Taguchi Kazuaki、Matsumoto Kazuaki、Higashibayashi Shuhei、Sugai Takeshi
    • Journal Title

      Chemistry A European Journal

      Volume: 28 Issue: 47

    • DOI

      10.1002/chem.202201677

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アルドール反応を用いたN末端アミノ酸の化学修飾2024

    • Author(s)
      花屋 賢悟、和田 雄貴、河野 正規、田口 和明、松元 一明、東林 修平、須貝 威
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 超原子価ヨウ素試薬を用いた、水中での酸化的カップリング反応によるトリプトファン含有ペプチドの化学修飾2024

    • Author(s)
      花屋 賢悟、渡邉 俊佑、和田 雄貴、河野 正規、東林 修平、須貝 威
    • Organizer
      日本薬学会第144年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 酸化的カップリング反応によるトリプトファン含有ペプチドの化学修飾2023

    • Author(s)
      花屋 賢悟、渡邉 俊佑、東林 修平、須貝 威
    • Organizer
      第67回 日本薬学会 関東支部大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質N末端アミノ酸に複数の人工分子を導入する手法の開発2023

    • Author(s)
      花屋賢悟・森見優希・田口和明・松元一明・東林修平・須貝威
    • Organizer
      日本薬学会第143年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 金属イオンを用いたアルドール反応によるペプチド・タンパク質のN末端アミノ酸の化学修飾2022

    • Author(s)
      花屋賢悟・森見優希・田口和明・松元一明・和田雄貴・河野正規・東林修平・須貝威
    • Organizer
      第16回バイオ関連化学シンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 金属イオンを用いたアルドール反応によるN末端アミノ酸の化学修飾2022

    • Author(s)
      花屋賢悟・森見優希・田口和明・松元一明・東林修平・須貝威
    • Organizer
      第48回反応と合成の進歩シンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] タンパク質N末端に対するアルドール反応を活用した化学修飾法の開発2022

    • Author(s)
      花屋賢悟、八本果歩、田口和明、松元一明、東林修平、須貝威
    • Organizer
      日本薬学会第142年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 銅(II)イオンを用いたアルドール反応によるN末端アミノ酸選択的化学修飾法の開発2021

    • Author(s)
      花屋賢悟、八本果歩、東林修平、須貝威
    • Organizer
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 銅(II)を用いたペプチドN末端化学修飾法の開拓2021

    • Author(s)
      八本果歩、花屋賢悟、東林修平、須貝威
    • Organizer
      第65回日本薬学会関東支部大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ヨウ素を酸化剤とする炭素-窒素結合形成反応を利用したトリプトファン化学修飾法の開拓2021

    • Author(s)
      渡邉俊佑、東林修平、須貝威、花屋賢悟
    • Organizer
      第65回日本薬学会関東支部大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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