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2015 Fiscal Year Research-status Report

ライブラリスクリーニング法による高活性ペプチド触媒の創製

Research Project

Project/Area Number 15K17851
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

赤川 賢吾  東京大学, 生産技術研究所, 助教 (60548733)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Keywordsペプチド触媒 / ライブラリスクリーニング / コンビナトリアル化学 / 不斉マイケル付加
Outline of Annual Research Achievements

ペプチド触媒は構成アミノ酸の種類と組み合わせに限りがないため,高い可能性をもつ反面,最適配列を見出すのが難しいという問題がある。本研究ではコンビナトリアル化学的手法で構築したペプチドライブラリの中から高活性な触媒をスクリーニングするための簡便な手法を開発し,これを用いた新たなペプチド触媒の創製を目的とした。
まず,N末端にプロリル基をもつペプチドをアミン型の有機触媒として用いる反応において,色素ラベル化した反応剤を触媒活性に応じてペプチドに導入するスクリーニング手法を確立した。各反応ステップの速度論的解析を行い,この方法が律速段階を促進するペプチドを可視化するものであることを確認した。本スクリーニング法では,反応系中で還元的アミノ化を行って生成物のカルボニル基をアミン触媒に結合させるため,ペプチドライブラリにあらかじめレポーター分子や基質等を導入しておく必要がない。樹脂ビーズ上に構築した未修飾のペプチドライブラリ全体の評価を迅速に行うことができ,容易に大規模なスクリーニングに適用可能である。
次に,数万種類のペプチドからなるライブラリを調製してスクリーニングを行い,新たな骨格をもつペプチド触媒を探索した。構成要素のアミノ酸を変えた二種類のライブラリから,共通骨格をもつペプチド群をそれぞれ見い出した。二つのペプチド群はN末端の数残基が同じであるにも関わらず,不斉マイケル付加反応において互いに相補的なエナンチオ選択性を示した。さらに,共通骨格をもとに第二世代のライブラリを構築してスクリーニングを行い,より優れた反応性・選択性を示すペプチド触媒を得た。このように,ペプチドライブラリを用いた骨格探索とさらなるチューニングを段階的に行うことで,効率的に高活性・高選択的触媒が開発できることを示した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の計画通り,新たなスクリーニング手法の確立と速度論的解析による妥当性の検証を行い,またこれを大規模ライブラリに適用して新たな骨格をもつペプチド触媒の創製に成功したため。

Strategy for Future Research Activity

これまで,有機溶媒中で本スクリーニング法を用いていたが,含水溶媒中の反応にも適用可能であることが明らかになった。水中ではペプチドの構造や官能基のはたらきが有機溶媒中とは異なると考えられ,また疎水性反応場の構築によってより効率的な反応が期待できる。今後,含水溶媒中でのスクリーニングを行い,さらに高活性なペプチド触媒を創製する。この際,官能基をもつ種々のアミノ酸を組み込むことでライブラリの規模を大きくし,数百万種類のペプチドのスクリーニングを行う。また,本スクリーニング法の適用範囲の検討,スクリーニング法を利用した新たな反応開発,得られたペプチドの機能と構造の解析を行う予定である。

  • Research Products

    (13 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Solvolysis of Formylphenyl Esters by a Bifunctional Peptide Catalyst2016

    • Author(s)
      Kengo Akagawa, Kazuaki Kudo
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 45 Pages: 300-302

    • DOI

      10.1246/d.151154

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Asymmetric Epoxidation of Enones by Peptide-based Catalyst: A Strategy Inverting Julia'-Colonna Stereoselectivity2016

    • Author(s)
      Kengo Akagawa, Tomoaki Hirata, Kazuaki Kudo
    • Journal Title

      Synlett

      Volume: - Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1055/s-0035-1560597

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Peptide-Catalyzed Desymmetrization of an Achiral Ferrocenyl Compound To Induce Planar Chirality2015

    • Author(s)
      Kengo Akagawa, Midori Akiyama, Kazuaki Kudo
    • Journal Title

      European Journal of Organic Chemistry

      Volume: - Pages: 3894-3898

    • DOI

      10.1002/ejoc.201500428

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Kinetic Resolution of a Planar-Chiral [2.2]Paracyclophane Derivative by Helical-Peptide-Catalyzed Michael Addition of Nitromethane2015

    • Author(s)
      Kengo Akagawa, Nobuhiro Nishi, Isao Yoshikawa, Kazuaki Kudo
    • Journal Title

      European Journal of Organic Chemistry

      Volume: - Pages: 5055-5059

    • DOI

      10.1002/ejoc.201500594

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 選択的反応のためのペプチド触媒の開発2016

    • Author(s)
      赤川 賢吾
    • Organizer
      日本薬学会 第136年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜 (神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-03-26 – 2016-03-29
    • Invited
  • [Presentation] 大規模ライブラリスクリーニングによる新規ペプチド触媒の探索2016

    • Author(s)
      佐藤 潤一、赤川 賢吾、工藤 一秋
    • Organizer
      日本化学会 第96春季年会
    • Place of Presentation
      同志社大学 京田辺キャンパス (京都府・京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [Presentation] Development of Peptide Catalysts for Activating Substrates via Michael-Type Addition2016

    • Author(s)
      杜 肇南、赤川 賢吾、工藤 一秋
    • Organizer
      日本化学会 第96春季年会
    • Place of Presentation
      同志社大学 京田辺キャンパス (京都府・京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [Presentation] 水系溶媒中でのライブラリスクリーニングによる新規ペプチド触媒の創製2016

    • Author(s)
      赤川 賢吾、岩﨑 由美香、工藤 一秋
    • Organizer
      「有機分子触媒」第6回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪科学技術センター (大阪府・大阪市西区)
    • Year and Date
      2016-01-22 – 2016-01-23
  • [Presentation] Screening of peptide libraries for discovering efficient aminocatalysts2015

    • Author(s)
      Kengo Akagawa
    • Organizer
      Pacifichem 2015
    • Place of Presentation
      Honolulu (USA)
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Asymmetric Intramolecular Morita-Baylis-Hillman Reaction Promoted by Peptide Catalysts with Multiple Functional Groups2015

    • Author(s)
      杜 肇南、赤川 賢吾、工藤 一秋
    • Organizer
      第5回 CSJ化学フェスタ 2015
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀 (東京都・江戸川区)
    • Year and Date
      2015-10-13 – 2015-10-15
  • [Presentation] 大規模ライブラリスクリーニングによる新規ペプチド触媒の開発2015

    • Author(s)
      佐藤 潤一、赤川 賢吾、工藤 一秋
    • Organizer
      第5回 CSJ化学フェスタ 2015
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀 (東京都・江戸川区)
    • Year and Date
      2015-10-13 – 2015-10-15
  • [Presentation] Development of efficient peptide catalysts by a facile library screening method2015

    • Author(s)
      Kengo Akagawa
    • Organizer
      The 39th Naito Conference
    • Place of Presentation
      シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ (北海道・札幌市)
    • Year and Date
      2015-07-06 – 2015-07-09
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 東京大学生産技術研究所工藤研究室ホームページ

    • URL

      http://www.iis.u-tokyo.ac.jp/~kkudo/publication.html

URL: 

Published: 2017-01-06  

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