Development of N-linked glycan introduction reaction into protein based on photoredox reaction

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06995
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related
• Research Institution: Nagasaki International University (2020-2021); Kanazawa University (2019)
• Principal Investigator: Yamada Kohei 長崎国際大学, 薬学部, 准教授 (40583232)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: N-結合型糖鎖 / 光レドックス反応

Outline of Final Research Achievements

N-linked glycans control various biochemical and physicochemical properties of proteins. Since a method for introducing a sugar chain in the same manner as an N-linked glycoprotein by the organic synthetic method has not been developed, we tried the development of a sugar chain introduction reaction by a photoredox-catalyzed C-S bond cleavage/carbamoylation reaction.
As a result, direct carbamoylation could not be achieved, but C-S bond cleavage and concomitant C-B bond-forming reaction have been developed. Since C-B bonds can be applied to a wide variety of reactions such as Suzuki-Miyaura coupling, we aim to construct an asparagine side chain with GlcNAc, in the future.

Free Research Field

有機合成化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

糖鎖の機能解明や抗体医薬品などのタンパク質製剤の改良のために、有機合成的手法を用いてN-結合型糖タンパク質と同じ結合様式で糖鎖を導入する手法の開発が望まれている。特定の官能基の特異的な反応性を利用した種々のバイオコンジュゲーション法を用いた糖鎖導入が為されているが、非天然の結合様式は糖タンパク質の機能に影響を与える可能性があり、また、医薬品としての利用を考えるならば、この結合が抗原抗体反応のリスクとなることが懸念される。本研究の成果により、天然と同様の形式にてN-結合型糖鎖を任意のタンパク質に導入することが可能になるので、新たなタンパク質製剤の開発のためのツールとなり得る。