Development of metal-mediated cross-coupling reactions for protein modification

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K16321
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: Kengo Hanaya 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 講師 (50637262)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ペプチド / タンパク質 / 化学修飾 / クロスカップリング / ボロン酸 / 銅 / ニッケル

Outline of Final Research Achievements

A peptide and a protein are polymers consisting of ca. 20 kinds of natural amino acids. In this study, we have developed the reaction for incorporating an artificial molecule to tyrosine (chemical modification method) by the cross-coupling reaction using copper ions. However, the optimized reaction conditions were harsh to apply to the chemical modification of tyrosine residues in proteins.
In parallel with the above research, we developed Ni(II)-mediated C-S cross-coupling based on the chemical modification method of cysteine previously reported. The reaction offers an extremely mild and operationally convenient method to access a wide variety of alkyl aryl sulfides and diaryl sulfides without using expensive transition metals nor specialized and expensive ligands.

Free Research Field

有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ペプチドやタンパク質は多数のアミノ酸が連結してできたポリマーである。同じアミノ酸が複数含まれるだけでなく、似た性質のアミノ酸も存在するため、特定の箇所にのみ人工分子を結合させること（化学修飾）は難しい。化学修飾は、化学や生物の基礎研究だけでなく、創薬など産業的にも広く利用されている。これまで、システインが化学修飾に利用されてきたが、システインを含有しない場合、他のアミノ酸を化学修飾する必要がある。本研究成果は反応条件の改善が必要ではあるものの、チロシンを化学修飾する手法として有望である。