2013 Fiscal Year Research-status Report
短いペプチドオリゴマーを用いた、水中での強固な規則構造の構築と制御
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25460009
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
尾谷 優子 東京大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (60451853)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 二環性β－アミノ酸 / アミド平衡 / ヘリックス構造 / 計算科学 / ヘリックスミミック / 閉環メタセシス |
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| Research Abstract |
本年度は、主に以下の3つの課題について検討を行った。
（１）堅牢なトランスアミド体ヘリックス構造の創製：橋頭位の片方に置換基を導入したβ－アミノ酸の2量体から8量体までのオリゴマーを合成した。X線結晶構造解析および溶液中のNMR解析の結果、橋頭位置換基の立体反発により全てのアミド結合がトランス体に偏ったヘリックス構造を創製した。また、α－プロリンオリゴマーのトランスアミド体ヘリックス構造（polyproline II）と類似した構造を取ることが示唆された。ポリプロリンヘリックスは溶媒によってトランスアミド体とシスアミド体の変換が起こるが、本研究で得られた構造は溶媒や温度にかかわらず安定であった。（２）閉環メタセシス反応を用いたシスアミド体ヘリックスの詳細構造の決定：モデルであるシスアミド２量体について、隣接残基の橋頭位同士を閉環メタセシス反応により分子内架橋したところ、非常に安定であると予想されていたシスアミド体からトランスアミド体への変換が起こった。架橋側鎖の長さに依存して、トランス体への変換比が変化することが分かった。（３）二環性オリゴマーの鎖長依存的な構造誘起の計算化学的解明：橋頭位に置換基を持たない二環性オリゴマーは、シスアミド－トランスアミドの平衡混合物として存在する。規則構造化の可能性について調査するため、2量体から8量体までのMDシミュレーションを行ったところ、オリゴマーが長くなるにつれてトランスアミド体を多く含むコンホマーの存在比が高くなる傾向が見られた。また、実験的に鎖長依存的に円二色性（CD）スペクトルの強度が見られていたが、今回、MD計算により得られたコンホマーの分布とTDDFT法によるCD予測計算を組み合わせてスペクトルのシミュレーションを行った。その結果、実験で見られた鎖長依存性を定性的に再現することができた。
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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
研究実績の概要で述べた課題（１）ー（３）について、（１）については、橋頭位の置換基を分子内水素結合可能なアルコールに変化させた二環性オリゴマーも合成し、主鎖の構造が非水素結合性の置換基の場合と異なるが、トランスアミド体をとることに変わりはないことを見出した。２つある橋頭位（１位、4位）のうち１位に置換基を入れるとトランスアミド体をとり、4位に置換基を入れるとシスアミド体を取ることが分かり、両者はそれぞれ異なるヘリックス構造をとることが示唆された。アミド平衡の効果的な固定法が確立されたと考えている。橋頭位置換基を天然アミノ酸の側鎖に類似した極性基や疎水性基に変化させる検討はまだ行われていないが、２６年度に行う予定である、ヘリックスミミックとしてタンパク質－タンパク質相互作用の阻害剤としての応用性を調べるさいに不可欠である。今後検討して行きたい。
（２）については、2量体モデルにおいて、安定なシスアミド体からトランスアミド体への変換という興味深い現象が見出された。一方、従来の目的であった、より長鎖のオリゴマーのヘリックス構造の解明については、2量体の研究がまとまり次第開始したい。
（３）については、おおむね当初の予定を達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究実績の概要で述べた課題について、（１）については、分子内水素結合を導入したトランスアミドオリゴマーの詳細構造について考察予定である。トランスアミドを誘起する本アミノ酸を天然のα－アミノ酸と結合させた場合も、トランスアミドへの固定化と規則構造誘起が起こるか調査し、下記のヘリックスミミックとしての応用につなげたい。
（２）については、アミド平衡の異性化速度が架橋により変化するかどうかを温度可変NMRやNMRスペクトルのシミュレーションの手法を用いて調査する。結果の論文化を行う。一方、従来の目的であった、より長鎖のオリゴマーのヘリックス構造の解明については、2量体の研究がまとまり次第開始したい。
（３）については、論文化を視野に、種々の計算化学的検討を行いたい。
（４）二環性β－プロリンミミックを用いてタンパク質－タンパク質相互作用を制御する化合物を創製する。橋頭位の置換基およびN末、C末の置換基をタンパク質との相互作用に重要な天然アミノ酸の側鎖に類似したものに変化させた短いペプチドオリゴマーを合成し、タンパク質－タンパク質相互作用の阻害活性を評価する。また、二環性β－アミノ酸と天然のα－アミノ酸をつなげたペプチドも合成し、活性を調べる。
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