新規酵素様糖脂質MPIaseの合成と膜タンパク質膜挿入活性の作用機構解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H06844
• Research Institution: Suntory Foundation for Life Sciences
• Principal Investigator: 藤川 紘樹 公益財団法人サントリー生命科学財団, その他部局等, 研究員 (50755874)
• Project Period (FY): 2015-08-28 – 2017-03-31
• Keywords: 有機合成化学 / 生体分子

Outline of Annual Research Achievements

これまでの研究では、大腸菌由来のMPIaseの膜挿入活性が調べられてきたが、本研究では、化学合成したMPIaseを用いて、「タンパク質の膜挿入活性」を検証し、「MPIaseの膜中での運動性」を検証する事で、MPIaseの膜たんぱく質膜挿入機構を明らかにする事を目的としている。
初年度は、MPIaseの部分構造の化学合成にむけて、「各ビルディングブロックの合成」と「構築が難しい鍵反応の検討」を行った。「各ビルディングブロックの合成」では、フコサミンドナーを2g、マンノサミンになるグルコースドナーを4g、グルコサミンアクセプターを3g、ジアシルグリセロールを4g得ることができた。「構築が難しい鍵反応の検討」では、「3糖連結部分のαグルコサミニル化反応」をグルコサミンドナーとフコサミンアクセプターを用いて検討し、高収率(90%)、高立体選択的(α＞95%)なαグルコサミニル化反応の条件を見出すことができた。また、「糖鎖へのピロリン脂質の導入反応」をグルコサミンを用いて検討し、2位にアセトアミド基を持つグルコサミンを用いると、目的のαリン酸化体が得られ、モルホリンで活性エステルにしたリン脂質を導入することで、収率(80%)よく、糖ピロリン脂質が得られることが分かった。
次年度は、得られたビルディングブロックや反応条件を用いて、MPIaseの部分構造の合成を達成し、構造活性相関研究を行う。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

MPIaseの部分構造の化学合成にむけて、「各ビルディングブロックの合成」と「構築が難しい鍵反応の検討」を行った。
「各ビルディングブロックの合成」では、フコサミンドナーを2g、マンノサミンになるグルコースドナーを4g、グルコサミンアクセプターを3g、ジアシルグリセロールを4g合成し、MPIase部分構造の構築に十分量の単糖ユニットを得ることができた。
「構築が難しい鍵反応の検討」では、「MPIaseの合成で最も難しいと考えられるαグルコサミニル化反応」をグルコサミンドナーとフコサミンアクセプターを用いて検討し、高収率(90%)、高立体選択的(α＞95%)なαグルコサミニル化反応の条件を見出すことができた。
また、「糖鎖へのピロリン脂質の導入反応」をグルコサミンユニットを用いて検討し、2位にアセトアミド基を持つグルコサミンを用いると、目的のαリン酸化体が得られ、モルホリンで活性エステルにしたリン脂質を導入することで、収率(80%)よく、糖ピロリン脂質が得られることが分かった。
今後は、「合成したビルディングブロック」や「検討した鍵反応」を用いて、MPIaseの部分構造の合成を推進したい。

Strategy for Future Research Activity

今後は、初年度に「合成したビルディングブロック」や「検討した鍵反応」を用いて、MPIaseの部分構造の合成を行う。
まず、MPIaseの基本の3糖ピロリン脂質構造の合成を行う。3糖ピロリン脂質の合成を達成したら、合成した標品を用いて「膜たんぱく質膜挿入活性試験」を行ったり、固体NMRを利用した「MPIaseの膜での運動性」について検証する。
さらに、3糖ドナーと3糖アクセプターをそれぞれ合成し、縮合することで、糖鎖の伸長した類縁体(6糖、9糖、12糖)の合成を目指す。
得られたMPIase類縁体のライブラリーを用いて、糖鎖長や脂質の違いが、タンパク質との相互作用やMPIaseの膜での運動性に与える影響を測定し、膜たんぱく質膜挿入活性機構の解明を推進する。