Npys化学を基盤としたトリプトファン残基選択的修飾法の開発と生体分子への応用

• Project/Area Number: 22K06536
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related
• Research Institution: Tokyo University of Pharmacy and Life Science
• Principal Investigator: 田口 晃弘 東京薬科大学, 薬学部, 講師 (40707311)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 3-ニトロ-2-ピリジンスルフェニル / トリプトファン / ペプチド修飾 / タンパク質修飾 / 創薬化学

Outline of Research at the Start

本研究は、生体分子への適応を志向したアミノ酸選択的化学修飾法の開発を目的とする。独自開発した3-ニトロ-2-ピリジンスルフェン酸エステルを鍵分子とし、ペプチド、タンパク質中に存在するトリプトファン残基選択的な新規化学修飾法の基盤構築を図る。

Outline of Annual Research Achievements

今年度は、まず、3-ニトロ-2-スルフェン酸4-フルオロフェニルエステル（Npys-OPh(pF)）を用いたトリプトファン（Trp）誘導体に対するスルフェニル化反応の検討を行った。初期検討として、Z-Trp-OH（1）の酢酸溶液に、Npys-OPh(pF)およびメチオニン誘導体（Boc-Met-OH）を室温にて各１当量添加し、HPLCにて経時的に反応を追跡した。その結果、1のNpys付加体に相当する分子量を示す3種のピーク(Peak 1-3)を確認した。その後Peak 2および3が若干減少し、Peak 1の漸増が観察された。単離したPeak 1-3の構造をNMRにより解析し、Peak 1は1のインドール環2位Npys付加体（2）、Peak 2および3はピロロインドリン体の立体異性体であることを明らかとした。さらに、本スルフェニル化の推定反応機構を考察した。これに基づいて、反応条件を検討した結果、反応の進行にはスルフィドの添加が必須であった。また、酸性条件下、反応温度を高くすると2位付加体（2）を高収率で得られることがわかった。一方で、本反応のアミノ酸に対する反応選択性を確認すべく、チロシン、グルタミン酸、リジン、セリンなどアミノ酸誘導体に対しても同様に反応を行ったが、Npys付加体の生成は確認されなかった。従って、本反応はTrpに対する選択性が高いことが示された。また、ペプチド化学修飾法としての応用を目的に、Trp残基含有モデルペプチドを用いた反応検討に着手した。その結果、ペプチドにおいてもNpys付加体の生成が確認された。

Research Products

• [Presentation] トリプトファン残基を標的としたチオエーテル依存的スルフェニル化反応の開発 (2023)
  • Author(s): 志田颯、田口晃弘、常田勇磨、崔岩、岸怜央、今野翔、谷口敦彦、林良雄
  • Organizer: 日本薬学会第143年会
• [Presentation] Methionine-mediated Sulfenylation of Tryptophan In Peptide (2022)
  • Author(s): Hayate Shida, Akihiro Taguchi, Yan Cui, Yuma Tokita, Reo Kishi, Sho Konno, Atsuhiko Taniguchi, Yoshio Hayashi
  • Organizer: 第59回ペプチド討論会
• [Presentation] Thioether-mediated Sulfenylation to the Indole Ring of Tryptophan (2022)
  • Author(s): Yuma Tokita, Akihiro Taguchi, Hayate Shida, Yan Cui, Sho Konno, Atsuhiko Taniguchi, Yoshio Hayashi
  • Organizer: 第59回ペプチド討論会
• [Presentation] トリプトファンを標的とする選択的標識法の開発 (2022)
  • Author(s): 常田勇磨、田口晃弘、志田颯、崔岩、今野翔、谷口敦彦、林良雄
  • Organizer: 第39回メディシナルケミストリーシンポジウム
• [Patent(Industrial Property Rights)] トリプトファン選択的修飾剤、 およびこれを用いたＴｒｐ－Ｓ結合含有化合物の製造方法 (2022)
  • Inventor(s): 林良雄、田口晃弘、崔岩、志田颯
  • Industrial Property Rights Holder: 林良雄、田口晃弘、崔岩、志田颯
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2022-154918
  • Filing Date: 2022