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2021 Fiscal Year Annual Research Report

レドックス制御作用機序解明を指向したペプチド由来生体反応活性種モデル系の創製

Research Project

Project/Area Number 19H02698
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

後藤 敬  東京工業大学, 理学院, 教授 (70262144)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords有機化学 / 生体モデル / 活性中間体 / レドックス制御 / 合成化学
Outline of Annual Research Achievements

生体内のレドックス制御において重要な役割を果たしているセレノシステイン由来活性中間体は、極めて不安定であるためモデル研究すら困難であった。本研究では、反応中間体の高活性と安定性を両立できる新規なペプチドモデル系の創製を目指し、巨大分子キャビティをペプチドのCradleとして活用することで、ペプチド由来活性中間体そのものを安定化できるCradledペプチドモデルの開発を目的としている。前年度までに、重要な抗酸化酵素であるグルタチオンペルオキシダーゼ(GPx)の触媒サイクルに関するモデル研究を行い、GPxの酵素機能について提唱されてきた基本触媒機構およびバイパス機構のすべての素反応過程を実験的に証明することに成功した。しかし、前年度までの研究では、GPx触媒部位に存在するアミノ酸配列を一般化したSec-Gly-Glyモデルを用いており、GPxの失活抑制過程として最近注目されているセレノシステインセレネン酸(SecSeOH)から環状セレネニルアミドへの分子内環化過程はごく低い収率にとどまっていた。本年度、GPxのアイソザイムであるGPx1およびGPx4の活性中心モデルであるSec-Gly-ThrモデルおよびSec-Gly-LysモデルのSecSeHを合成し、実際の酵素により近いモデルでの検討を行った。その結果、Sec-Gly-ThrモデルおよびSec-Gly-Lysモデルのいずれにおいても、SecSeHからのSecSeOHの生成をNMRにより観測し、そこからの分子内環化過程が一般化モデルであるSec-Gly-Glyモデルよりも効率的に進行することを明らかにした。これらの結果は、従来仮説としての提唱に留まってきた抗酸化酵素の失活抑制過程が、ペプチド系で効率的に進行しうることを実証するものであり、抗酸化酵素の作用機序の研究において基盤となる化学的知見といえる。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (24 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 4 results)

  • [Int'l Joint Research] Universita degli Studi di Padova(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      Universita degli Studi di Padova
  • [Journal Article] Efficient oxyselenation and aminoselenation utilizing a selenenyl iodide based on the characteristic thermodynamics of its reaction with olefins2023

    • Author(s)
      Kuwano Satoru、Takahashi Erika、Kikushima Jun、Sase Shohei、Goto Kei
    • Journal Title

      New Journal of Chemistry

      Volume: 47 Pages: 9569-9574

    • DOI

      10.1039/D2NJ06346H

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stable cysteine sulfenic acid: synthesis by direct oxidation of a thiol, crystallographic analysis, and elucidation of reactivities2023

    • Author(s)
      Goto Kei、Sano Tsukasa、Masuda Ryosuke、Otaka Shotaro、Kimura Ryutaro、Sase Shohei、Kuwano Satoru
    • Journal Title

      Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1080/10426507.2023.2195650

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Oxy- and aminoselenation of alkenes utilizing an isolable selenenyl iodide2022

    • Author(s)
      Kuwano Satoru、Takahashi Erika、Ebisawa Kazuaki、Ishikawa Yo、Sase Shohei、Goto Kei
    • Journal Title

      Mendeleev Communications

      Volume: 32 Pages: 80~82

    • DOI

      10.1016/j.mencom.2022.01.026

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Modeling of selenocysteine-derived reactive intermediates utilizing a nano-sized molecular cavity as a protective cradle2022

    • Author(s)
      Masuda Ryosuke、Goto Kei
    • Journal Title

      Methods in Enzymology

      Volume: 662 Pages: 331~361

    • DOI

      10.1016/bs.mie.2021.10.018

  • [Journal Article] Model Study on the Catalytic Cycle of Glutathione Peroxidase Utilizing Selenocysteine-Containing Tripeptides: Elucidation of the Protective Bypass Mechanism Involving Selenocysteine Selenenic Acids2022

    • Author(s)
      Masuda Ryosuke、Kuwano Satoru、Sase Shohei、Bortoli Marco、Madabeni Andrea、Orian Laura、Goto Kei
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 95 Pages: 1360~1379

    • DOI

      10.1246/bcsj.20220156

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] システインスルフェン酸を捕まえる -化学プローブを用いた高反応性化学種の検出2022

    • Author(s)
      鍬野哲、後藤敬
    • Journal Title

      化学

      Volume: 77 Pages: 70-71

  • [Journal Article] Late-Stage Functionalization of the Periphery of Oligophenylene Dendrimers with Various Arene Units via Fourfold C?H Borylation2021

    • Author(s)
      Masuda Ryosuke、Kuwano Satoru、Goto Kei
    • Journal Title

      The Journal of Organic Chemistry

      Volume: 86 Pages: 14433~14443

    • DOI

      10.1021/acs.joc.1c01252

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Initial Step of Selenite Reduction via Thioredoxin for Bacterial Selenoprotein Biosynthesis2021

    • Author(s)
      Shimizu Atsuki、Tobe Ryuta、Aono Riku、Inoue Masao、Hagita Satoru、Kiriyama Kaito、Toyotake Yosuke、Ogawa Takuya、Kurihara Tatsuo、Goto Kei、Prakash N. Tejo、Mihara Hisaaki
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 22 Pages: 10965~10965

    • DOI

      10.3390/ijms222010965

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 分子キャビティを活用したペルチオスルフェン酸の構造と反応性の解明2022

    • Author(s)
      後藤真人,佐藤有里紗,鍬野 哲,後藤 敬
    • Organizer
      日本化学会第102春季年会
  • [Presentation] レードルドセレノペプチドを活用した甲状腺ホルモン活性化酵素の作用機序と阻害に関するモデル研究2022

    • Author(s)
      増田涼介,鍬野 哲,佐瀬祥平,後藤 敬
    • Organizer
      日本化学会第102春季年会
  • [Presentation] Design and Application of Molecular Cavities for Modeling Cysteine-derived Reactive Intermediates2022

    • Author(s)
      Kei Goto
    • Organizer
      29th International Symposium on the Organic Chemistry of Sulfur
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Construction and Application of Molecular Cradles for Modeling Reactive Intermediates of Selenoenzymes2022

    • Author(s)
      Kei Goto
    • Organizer
      25th IUPAC Conference on Physical Organic Chemistry
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 単離可能なヨウ化セレネニルを用いるアルケンのオキシセレン化およびアミノセレン化反応2022

    • Author(s)
      鍬野 哲,髙橋絵里歌,石川 陽,菊島 潤,佐瀬祥平,後藤 敬
    • Organizer
      第25回ヨウ素学会シンポジウム
  • [Presentation] 活性化学種の反応制御を指向した分子キャビティの設計と応用2022

    • Author(s)
      後藤 敬
    • Organizer
      2022年有機反応機構研究会
    • Invited
  • [Presentation] 分子クレードルを活用したヨードチロニンデヨージナーゼ活性中間体のモデル研究2022

    • Author(s)
      鍬野 哲,増田涼介,後藤 敬
    • Organizer
      第32回基礎有機化学討論会
  • [Presentation] Modeling of Selenocysteine-Derived Reactive Species Utilizing a Nano-Sized Molecular Cavity as a Protective Cradle2022

    • Author(s)
      Kei Goto
    • Organizer
      15th International Conference on the Chemistry of Selenium and Tellurium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 分子クレードルを活用したシステイン由来N-ヒドロキシスルフェンアミドの反応性の解明2022

    • Author(s)
      大髙勝太郎,山口美涼,鍬野 哲,後藤 敬
    • Organizer
      第49回有機典型元素化学討論会
  • [Presentation] 分子キャビティを活用したセレノプロテイン生合成に関わる活性中間体のモデル研究2022

    • Author(s)
      工藤 嵐,鍬野 哲,後藤 敬
    • Organizer
      第49回有機典型元素化学討論会
  • [Presentation] ヨウ化セレネニルのアルケンに対する反応性解明とカスケード環化反応への応用2022

    • Author(s)
      菊島 潤,髙橋絵里歌,仲田孝明,鍬野 哲,後藤 敬
    • Organizer
      第49回有機典型元素化学討論会
  • [Presentation] キャビティ型分子骨格により安定化されたペルチオスルフェン酸の合成、構造、および反応性2021

    • Author(s)
      後藤真人,佐藤有里紗,鍬野 哲,後藤 敬
    • Organizer
      第18回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • [Presentation] クレードル型N-アルキル基により内部修飾されたジペプチドの合成とシステイン由来活性化学種安定化への応用2021

    • Author(s)
      廣重誠也,鍬野 哲,佐瀬祥平,後藤 敬
    • Organizer
      第31回基礎有機化学討論会
  • [Presentation] 拡張分子クレードルを活用したSe-ニトロソセレノシステインの合成2021

    • Author(s)
      増田涼介,鍬野 哲,佐瀬祥平,後藤 敬
    • Organizer
      第48回有機典型元素化学討論会
  • [Presentation] 分子クレードルを活用したシステイン由来活性種と化学プローブとの反応に関するモデル研究2021

    • Author(s)
      大髙 勝太郎,増田涼介,鍬野 哲,後藤 敬
    • Organizer
      第48回有機典型元素化学討論会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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