Highly Efficient Synthesis of ADP-Ribosylated Peptides by Protecting Group Free Segment Coupling Methods

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K05461
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 田中 秀則 岐阜大学, 研究推進・社会連携機構, 助教 (20725064)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ＡＤＰリボシル化ペプチド / 無保護合成 / ＡＤＰリボース / ピロリン酸結合形成 / Ｎ-グリコシド

Outline of Annual Research Achievements

アデノシン二リン酸（ＡＤＰ）リボシル化はタンパク質の翻訳後修飾であり、様々な生命現象に関与していることが細胞の発現レベルで明らかになってきた。しかしながら、研究試料となるＡＤＰリボシル化分子の精密化学合成法が確立されていないため、それらメカニズムは分子レベルで未だ解明されていない。そこで本研究では、ＡＤＰリボースを中心に捉えた生命現象メカニズムの分子レベル解明を可能にするため、ＡＤＰリボシル化分子の高効率合成に挑戦する。
本研究の標的分子をＡＤＰリボースがアスパラギンおよびグルタミン側鎖にα結合したＮ-アミドグリコシド型（Ｎ結合型）ＡＤＰリボシル化ペプチドに設定した。標的分子の高効率合成を達成するため、効率的なＡＤＰ骨格構築およびペプチド鎖の直接的かつ立体選択的なＡＤＰリボシル化を達成できる、二つの保護基フリー液相セグメント連結法を確立する。これにより、保護基を必要としない斬新なＡＤＰリボシル化分子の合成戦略が開拓される。
本研究目的を達成すれば、Ｎ結合型ＡＤＰリボシル化修飾を受ける生体内タンパク質、例えば、細胞内シグナル伝達のダイナミック制御に関わる低分子Ｇタンパク質Ｒｈｏファミリーの機能解明に貢献できる。加えて、天然型だけでなく、非天然型のＮ結合型ＡＤＰリボシル化ペプチドを供給できるため、ＡＤＰリボース結合タンパク質の分子認識能解析にも貢献できる。
平成３０年度は、効率的なＡＤＰ骨格構築を達成する新規リン酸活性化剤の開発を試みた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初予定していた通り、以下の３項目を実施した。
（１）対陰イオンの交換によるImIm塩の水に対する安定性の変化：申請者が過去に報告したリン酸活性化剤（ImIm-Cl: Angew. Chem. Int. Ed. 2012）の対陰イオンを塩化物イオンから他の陰イオンへ交換したところ、対陰イオンの種類により加水分解耐性に大きな違いが確認できた。
（２）置換基導入によるImIm塩の水に対する安定性の変化：置換基を導入したImIm塩を各種調製し、NMRによる重水存在下での加水分解率を調べた。無置換のImIm塩と比較して、加水分解耐性が著しく向上した置換基導入型ImIm塩を見出した。
（３）置換基導入型ImIm塩を用いたＡＤＰリボースの無保護合成：上述で見出した置換基導入型ImIm塩を用いてAMP無保護体のリン基を活性し、５位リン酸化リボース無保護体との縮合反応を行った。円滑にピロリン酸結合形成が進行し、中程度の収率で目的とするＡＤＰリボース合成を達成した。

Strategy for Future Research Activity

以下の２項目を実施する。
（１）効率的なＡＤＰ骨格形成を達成する新規リン酸活性化剤の開発：平成３０年度の結果を基にファインチューニングした新規リン酸活性化剤を創製し、効率的なＡＤＰ骨格形成が達成できるかを検証する。
（２）無保護ADPリボシル化の開発：ＡＤＰリボース無保護体を直接ぺプチドへ導入する革新的なセグメント連結法を開発する。今年度はアスパラギン酸およびグルタミン酸を基質として検討を行う。

Causes of Carryover

使用するはずであったＨＰＬＣが不調で再現性のあるデータが得られなかったため、平成３０年度に計上していたＨＰＬＣ関連物品の購入を控えた。そのため、次年度繰越金が生じた。今年度はメーカーによる調整でＨＰＬＣを使用できる状態にし、予定していた関連物品の購入を進める。