タンパク質化学合成を革新するペプチド連結触媒の開発

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H03348
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山次 健三 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (30646807)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: タンパク質 / 触媒 / ペプチド / ピリジン

Outline of Annual Research Achievements

タンパク質はそのアミノ酸配列情報に加え、様々な化学修飾を受けて多様な機能を獲得し、生命活動の構造的・機能的根幹を成している。したがって、その機能解析、あるいはその機能を生化学的・治療的用途に用いることは重要である。その目的のために各種タンパク質合成法が開発されており、中でも短いペプチド同士を連結することで大きなタンパク質を合成する化学合成的手法がもっとも頻繁に用いられている。しかしその成熟度は十分ではなく、主には連結位置がシステインに限定されるという課題がある。本研究では、既存法とは全く異なるアプローチによって、いかなるアミノ酸位置でのペプチド連結反応を可能にする触媒を開発し、タンパク質の化学合成が抱える課題を根本的に解決することを目指している。
本年度はまず、代表者がこれまで有していた知見を基盤にペプチドC末端を効率的に活性化する触媒を見出すことに成功した。次に、ペプチドN末端を活性化する触媒構造について探索を行ったところ、ホルミルピリジン構造がペプチドN末端とイミダゾリジノン構造を形成することにより触媒とペプチドN末端を可逆的に近接させることを見出し、さらにピリジン環の電子密度や置換様式がその効率に非常に大きな影響を与えることを見出した。この知見は今後の触媒設計において極めて重要であるため、詳細に調べることにした。その結果、ホルミル基はピリジン２位に存在することが好ましいこと、さらにペプチドC末端を活性化する触媒の連結部位はピリジン３位または４位が好ましいことがわかった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

計画通りペプチドC末端およびN末端をそれぞれ活性化する触媒部位を見出しているため。

Strategy for Future Research Activity

これまでに見出したペプチドC末端を活性化する触媒構造、およびペプチドN末端を活性化する触媒構造を組み合わせ、ペプチドC末端・N末端を同時に活性化する触媒を見出す。検討は反応性の比較的高い３残基程度の短いペプチドで行い、今後の長鎖ペプチド連結に向けた基盤技術を確立する。