Irreversible inhibition of target proteins by peptidic covalent binders possessing T-/H-shape

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05287
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37020:Chemistry and chemical methodology of biomolecules-related
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: Taki Masumi 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (70362952)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: warhead / SuFEx反応 / コンビナトリアルスクリーニング / 中分子型コバレントバインダー / ファージディスプレイ / コバレントドラッグ

Outline of Final Research Achievements

We established a rapid selection methodology for finding a peptide-type covalent binder that possesses reaction specificity only to the target. After making a peptide library in which a latent SuFEx-type warhead was introduced, the library was mixed with a target protein (GST) via the extended T7-phage display methodology. In the selection process, a nucleophilic amino acid on GST and the warhead-modified appropriate peptide were aligned in an appropriate geometry, causing the covalent binding reaction only at the matchmaking microenvironment. After two rounds of biopanning, an amino-acid sequence that can conjugate specifically to GST, but not to various proteins in serum, was enriched.

Free Research Field

進化分子工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生体中分子を母骨格としたコバレントバインダーは、化学合成が容易であることに加えて、多点認識により標的蛋白質への高い特異性を持ち、少ない投与量で持続的な薬効を示し、副作用のリスクを大いに低減し得るものと考えており、今回これを進化工学的に取得する技術の確立を行った。ペプチドや核酸のような中分子は、分子量が3万に満たないことに由来する腎排泄および酵素分解による血中安定性の低さが問題となるが、標的蛋白質との共有結合形成によって分子量が増加することに加え、共有結合形成後に酵素分解から逃れて安定性が向上していることも今回確認しており、潜在的に生体内での使用に耐え得ることを示唆している。