2022 Fiscal Year Research-status Report
選択的リジン修飾による蛍光―機能同時導入蛋白質の創出と機能評価
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22K05318
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Research Institution | Kyushu University |
Principal Investigator |
麻生 真理子 九州大学, 薬学研究院, 准教授 (30201891)
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Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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Keywords | リジン修飾 / ベンズアルデヒド / 蛍光修飾 / 機能導入 |
Outline of Annual Research Achievements |
①蛋白質に機能と蛍光を同様に導入するリジン修飾分子の開発 当初蛋白質修飾への応用を計画した、ソルバトクロミック蛍光に必要なジメチルアミノ基と機能分子を結合するヒドロキシメチル基をベンゼン環上に隣接してもつ蛍光分子は水中での蛍光が弱かった。励起状態の最安定構造、蛍光スペクトルの計算から、機能導入部位の位置、ジメチルアミノ基のアジリジンへの変更などにより蛍光の増強が期待できることが示唆された。ジメチルアミノ基を持つ蛍光分子ではオレフィン部への置換基導入を検討しており、メチル基の導入は蛍光特性を維持しながら安定性は増加するという知見を得ている。機能分子の結合可能な置換基を持つアルキル基の導入を今後検討する。機能と蛍光の同時導入が可能な酸素官能基をもつリジン修飾分子は既に確立した方法で合成が可能であり、検討を進める。これら分子のアミンとの反応性、修飾分子の蛍光性、安定性を評価する。 ②新規リジン修飾分子の反応性検討 オルト位ケトンベンズアルデヒド誘導体でエステル構造を持つ新たなリジン修飾分子の反応性検討を行った。メチルエステル体は、THFを含む pH 7の緩衝液中アミンとの反応で2種の生成物を与えた。過剰量のアミンを加えるとエステルが脱離した化合物のみが90 %の収率で得られた。もう一つのエステルを持つ生成物は、弱いが蛍光を示した。以前の分子とリジン修飾反応の速度は同程度と思われるが、HPLC等を用いて反応速度を調べ、新規反応の有用性を今後評価する。エステル構造の代わりにメチルメトキシアミド構造を持つ化合物も中性条件下アミンとの反応で同様の修飾体を55%程度の収率で得た。これは予備的検討であり、収率など精査する。蛋白質親和性分子はエステル結合、アミド結合を介して導入予定のため、他のアミド構造を持つ化合物の合成、反応性を検討した後、蛋白質親和性分子の導入を行う。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
①蛋白質に機能と蛍光を同様に導入するリジン修飾分子の開発 ジメチルアミノ基と機能分子を結合するヒドロキシメチル基をベンゼン環上に隣接する蛍光分子については蛍光が強くないことが判明したため、オレフィン部に官能基を導入した誘導体、酸素官能基を持つ分子の合成、を進めることとした。すでに確立した合成経路での合成が可能であり、類似の分子での蛋白質修飾を以前行っている。今回行った計算は、蛍光性の予測などに今後も応用できる。これらの成果は研究推進に有用な知見である。 ②オルト位ケトンベンズアルデヒド誘導体でメチルエステルを持つ新規リジン修飾分子の反応性についてはモデル分子を用いた検討が進んだ。アミド結合を持つ分子についても合成は可能と思われ、モデル分子での反応検討の後、蛋白質親和性分子の導入に展開できると考える。
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Strategy for Future Research Activity |
①リジン修飾により機能と蛍光の同時導入のため分子の合成と反応性評価 ソルバトクロミック蛍光に必要なジメチルアミノ基を持つ分子については、オレフィン部への置換基の導入を検討する。メチルエステル体から得られるWeinrebアミド体、ケトン体を経由し、機能分子の結合可能な置換基を持つアルキル基の導入を検討する。酸素官能基をもつ分子は2-ブロモ-4-ヒドロキシ-5-メトキシベンズアルデヒドからこれまで用いた合成経路で合成し、4位には機能導入を行う。これら分子のアミンとの反応性、修飾分子の蛍光性、安定性を評価する。 ②蛋白質への蛍光―機能修飾 ①で評価した分子を蛋白質修飾に用いる。DnaAの結合ドメインの修飾では種々精製法の検討も行う。 ③新規リジン修飾分子の反応性検討 メチルエステルを持つオルト位ケトンベンズアルデヒドから、他のエステル構造、アミド構造を持つ化合物を合成する。エステル、アミド結合を介して蛋白質親和性分子を導入する方法、一旦プロパルギルエステル、プロパルギルアミドなどへ変換し、クリック反応により蛋白質親和性分子を導入する方法を検討する。エステルのアミド結合への変換には、アミン分子をマグネシウム塩、アルミニウム塩に変換後エステルと反応させる既存の方法を用いて検討する。合成したリジン修飾分子についてはHPLC等を用いて以前開発した分子と修飾反応速度の比較を行い、新規反応の有用性を評価する。続いてベンゼン環に機能導入可能な置換基を持つ分子で同様の検討を行う。
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Causes of Carryover |
スターラー付きアルミブロック低温槽の購入について機器選定など行っていたため、2022年度の納品に間に合わず、次年度使用額が生じた。既に4月に納品され価格は479710 円であった。残りの金額は2023年度の物品購入に有効に使用する。
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