Development of new synthetic methods for bioactive compounds based on chirality control in living organisms

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01734
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: KINO Kuniki 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60318764)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ジペプチド / ジケトピペラジン / 環状ジペプチド / 非リボソーム型ペプチド合成酵素 / アデニル化ドメイン / キラリティ / ジケトモルホリン / アミド化合物

Outline of Final Research Achievements

Peptides, which are linked amino acids, are obtained by protein hydrolysis or organic synthesis. Many peptides with physiological functions such as blood pressure reduction, anti-fatigue, and brain function improvement are commercially available. They are also attracting attention as new middle-molecular drugs that can replace antibodies. However, efficient synthetic methods for these peptides have not been established.
In this study, we learned from the mechanism of peptide-based antibiotic synthesis in microorganisms and developed innovative synthetic methods for chirality-controlled arbitrary peptides, including nonnatural amino acids, and amide compounds with diverse structures such as cyclic dipeptides.

Free Research Field

応用生物化学　（微生物酵素利用工学）

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

多様な機能を有するペプチドは産業上も有用であり、機能性食品や創薬原料などとして天然タンパク質の加水分解や有機合成によって生産されている。しかし、製法は煩雑で非効率的なため供給に課題があり、ペプチドの可能性が十分に発揮されていない。
本研究成果は、微生物が産生するペプチド性抗生物質の生合成機構を学ぶことで、酵素の新たな潜在的機能や代謝制御系の曖昧さなどを顕在化し、タンパク質の進化や生命システムにおける新たな知見を見出すなど学術的意義を示した。また、それら知見を活用して革新的な合成法を開発し、関連分野への波及効果などその可能性をさらに拡張できることを示すなど社会的意義も大きい。