2018 Fiscal Year Annual Research Report
Chemical and biological studies on cell wall lipids of Mycobacterium tuberculosis
Publicly Offered Research
| Project Area | Frontier research of chemical communications |
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| Project/Area Number |
18H04632
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
細川 誠二郎 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (10307712)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 結核菌 / 脂質 / 全合成 / 細胞膜 / 生物活性物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
結核菌細胞壁脂質のマクロファージに対するネクローシス誘導のメカニズム解明に向けて、原因物質とみなされるフチオセロールジマイコセレート（PDIM）およびその構成成分であるマイコセロシン酸とフチオセロールのスケールアップ合成を行っている。現在までに、マイコセロシン酸とフチオセロールは数百ミリグラムずつ合成した。また、もう一つの結核菌毒性細胞壁脂質とみなされているPGL-tb1の全合成を達成した（論文準備中）。本合成では、PDIMの合成経路に則り、マイコセロシン酸の合成およびフチオセロールの中間体からの末端アセチレン誘導体を合成し、三糖が付いたヨードベンゼンと薗頭カップリングで接続することにより、三糖が付いたフチオセロール誘導体を合成した。このフチオセロール誘導体とマイコセロシン酸の縮合によってPGL-tb1の全合成を完了した。
さらに、 PDIMの合成研究で見出した、立体選択的プロトン化を実現する嵩高いプロトン化剤である2-アルキルベンズイミダゾールを用いて、天然物合成によく使われるγ-ラクトンとδ-ラクトンの短工程合成に成功した（Tetrahedron Letters, 60, 411, (2019)）。本研究では、嵩の低いアルキル鎖を有するα,β-不飽和イミドのBirch還元におけるプロトン化では2-イソプロピルベンズイミダゾールが有効であり、α,β-不飽和イミドのβ,γ-不飽和イミドへの異性化反応におけるプロトン化では2-メチルベンズイミダゾールが高立体選択的に生成物を与えることを見出した。加えて、この立体選択的プロトン化を利用して抗がん物質PM1163Bの全合成を達成した（Syntlett, 30, 709, (2019)）。
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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
既に報告しているPDIM Aの全合成経路（Organic Letters, 18, 132 (2016)、Chemistry Letters, 45, 550 (2016)）に則り、マイコセロシン酸とフチオセロールは数百ミリグラムずつ合成した。また、PGL-tb1の全合成も達成し、現在は論文作成のための各合成中間体のスペクトルデータの採取を進めている。これについても、数百ミリグラムからグラムスケールのスケールアップ合成を行っているが、再現性はとれており、特に困難な箇所は無い。現在、フチオセロールの蛍光標識体の合成にもとりかかっている。また、これらの化合物の合成研究途上見出した、嵩高いプロトン化剤としての2-メチルベンズイミダゾールによる立体選択的なプロトン化反応が、他の化合物の合成にも応用できることもわかっており、他の生物活性物質の合成研究への展開を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
予備実験として、PDIMおよびその構成成分であるマイコセロシン酸とフチオセロールのマクロファージのネクローシス誘導活性を検討し、フチオセロールが活性を示すことがわかっている。本研究でフチオセロールとマイコセロシン酸を数百ミリグラムずつ合成しているので、この実験の再現性を検証し、結核菌細胞壁脂質の活性を再検証する。
また、フチオセロールのアルキル鎖部分の末端に蛍光色素を取り付けた蛍光標識体を合成し、活性を評価する。活性が確認され次第、蛍光によってそのマクロファージ内の分布を確認する。また、PDIMがネクローシス誘導活性を示すことが報告されていることから、蛍光ビーズにマイコセロシン酸を結び付けた後、フチオセロールの蛍光標識体を縮合してダブルラベル化PDIMを作成し、マクロファージ内でのPDIMの加水分解を可視化する。さらに、フチオセロール蛍光標識体の発光基を光反応基に組み替えた化合物を合成し、マクロファージ内で光反応により標的タンパク質との共有結合を形成させ、標的タンパク質を同定する。
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