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1容器内に10兆種類のペプチドオリゴマーを製造する全数完全化学合成プロセスの確立

Research Project

Project/Area Number 19K22272
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

千葉 一裕  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 学長 (20227325)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsペプチド / 有機合成 / 液相合成 / 生物活性 / コンビナトリアルケミストリー / 化学合成
Outline of Research at the Start

分子量が400~4,000程度の多様な中分子をいかにして確実に得るかということが,新たな有用物質ライブラリーとしての位置づけを確固たるものとするうえで極めて重要になっている.本研究は,逆ミセル反応法を飛躍的に発展させることによって,従前技術ではほぼ不可能であった10兆種類のペプチド等モル混合物を迅速かつ効率的に得るための新しい化学プロセスを確立することを目的とする.すなわち、申請者が独自に開発した逆ミセルを形成する可溶性タグに対しアミノ酸をランダムに10回反応させることにより,1容器内に10merのペプチド全理論数である10兆種類を定量的に得ることを目指す.

Outline of Annual Research Achievements

本研究は,逆ミセル反応法を応用することによって,10兆種類のペプチド等モル混合物を迅速かつ効率的に得るための新しい化学プロセスを確立することを目的とする.すなわち,通常,目的とするペプチド分子を化学合成によって得るためには,予めビーズ状に成型された樹脂に最初のアミノ酸を結合させ,配列順に従って逐次アミノ酸を結合させる方法(固相合成法)が用いられる.この方法は目的とする特定のペプチドを設計通りに合成するために広く用いられている.本研究では,固相合成法のメリットを活かした新しい液相合成法により,理論上の全種類を当量混合物として正確に得ることができる革新的な化学プロセスとして確立することを目指すものである.申請者が独自に開発した逆ミセルを形成する可溶性タグに対しアミノ酸をランダムに10回反応させることにより,1容器内に10merのペプチド全理論数である10兆種類を定量的に得る方法について検討を行った.このときアミノ酸の種類によって反応性がそれぞれ異なるため,20種類のアミノ酸を混合物として反応させることなく,一段階毎に20種類それぞれのアミノ酸を活性化した容器に可溶性タグ溶液を等量分注し個別に反応を行った.20個の反応容器においてこれら全ての完了をTLCで確認後,過剰のアミノ酸や試薬を洗浄し,20容器の溶液をすべて一つの容器に混合した.その後も同様に混合液を20等分→各アミノ酸との個別反応→洗浄→混合を繰り返した結果,反応ステップの進行に伴い、確実に1アミノ酸ユニットずつ伸長した生成物が得られることをTOF-MS分析により確認することができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究課題については順調に進行しているが、コロナウイルス感染症対策により、大学内での実験実施を一定期間自粛する必要が生じたため、やや遅れた状態になり、2021年度にその一部を実施し、目標を達成する見込となっている。

Strategy for Future Research Activity

本研究において,10merペプチドの合成に関するプロセス設計ならびに反応条件の最適化を行う.また,反応溶媒としての機能が付与された可溶性タグの開発ならびに,導入や切断が簡便なより高度な機能を有するN-アルキル化タグの開発を実施する.10merのプチドを得るための基本プロセスが完成した後は,D型アミノ酸を含む非天然型アミノ酸の導入や,環状ペプチドを目標物に定め,合成サイクルを繰り返し,ライブラリー構築を進める.

Report

(2 results)
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report

Research Products

(25 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 2 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Journal Article] Peptide Head‐to‐Tail Cyclization: A “Molecular Claw” Approach2021

    • Author(s)
      Yamagami, S.; Okada, Y.; Kitano, Y.; Chiba, K.
    • Journal Title

      Eur. J. Org. Chem

      Volume: -

    • DOI

      10.1002/ejoc.202100185

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrochemical Synthesis of Imino‐C‐Nucleosides by “Reactivity Switching” Methodology for in situ Generated Glycoside Donors2021

    • Author(s)
      Okamoto, K.; Tsutsui, M.; Morizumi, H.; Kitano, Y.; Chiba, K.
    • Journal Title

      European Journal of Organic Chemistry

      Volume: -

    • DOI

      10.1002/ejoc.202100106

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrochemical Amide Bond Formation from Benzaldehydes and Amines: Oxidation by Cathodic‐Generated Hydrogen Peroxide2020

    • Author(s)
      Kurose, Y.; Imada, Y.; Okada, Y.; Chiba, K.
    • Journal Title

      Eur. J. Org. Chem.

      Volume: 25 Pages: 3844-3846

    • DOI

      10.1002/ejoc.202000479

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mechanistic Insights on Concentrated Lithium Salt/Nitroalkane Electrolyte Based on Analogy with Fluorinated Alcohols2020

    • Author(s)
      Shida Naoki、Imada Yasushi、Okada Yohei、Chiba Kazuhiro
    • Journal Title

      Eur. J. Ogr. Chem

      Volume: 2020 Pages: 570-574

    • DOI

      10.1002/ejoc.201901576

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrochemical Formation of Cinnamaldehyde by the Electrolyte System N,N-Diisopropylethylamine and 1,1,1,3,3,3-Hexafluoropropan-2-ol2020

    • Author(s)
      Imada, Y.; Okada, Y.; Chiba, K.
    • Journal Title

      ChemElectroChem

      Volume: 7 Pages: 1619-1622

    • DOI

      10.1002/celc.202000275

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrochemical Total Synthesis of Pyrrolophenanthridone Alkaloids: Controlling for the Anodically Initiated Electron Transfer Process2020

    • Author(s)
      Kazuhiro Okamoto, Kazuhiro Chiba
    • Journal Title

      Organic Letters

      Volume: 22 Pages: 3613-3617

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c01082

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improved Tag-Assisted Liquid-Phase Peptide Synthesis: Application to the Synthesis of the Bradykinin Receptor Antagonist Icatibant Acetate2019

    • Author(s)
      Yohei Okada, Rico Takasawa, Daisuke Kubo, Natsumi Iwanaga, Shuji Fujita, Kosuke Suzuki, Hideaki Suzuki, Hidehiro Kamiya, Kazuhiro Chiba,
    • Journal Title

      Org. Process Res. Dev.

      Volume: 23 Pages: 2576-2581

    • DOI

      10.1021/acs.oprd.9b00397

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電解発生イミニウムカチオン種の構造解析および反応性制御に基づくイミノ糖C-グリコシド類の合成2021

    • Author(s)
      岡本一央,筒井瑞季,北野克和,千葉一裕
    • Organizer
      日本農薬学会第46 回大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] つくる責任つかう責任と有機合成反応2021

    • Author(s)
      千葉一裕
    • Organizer
      日本農薬学会第46 回大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Electrochemical Total Synthesis of Kalbretorine2020

    • Author(s)
      Kazuhiro Okamoto and Kazuhiro Chiba
    • Organizer
      14th International Symposium on Organic Reactions
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electrochemical Peptide Synthesis Utilizing Soluble-Tag Method2020

    • Author(s)
      Shingo Nagahara1, Yohei Okada2 and Kazuhiro Chiba
    • Organizer
      14th International Symposium on Organic Reactions
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Intramolecular Peptide Cyclization Method without Intermolecular cyclization reactions2020

    • Author(s)
      Sayuri Yamagami,1 Yohei Okada,2 Yoshikazu Kitano,1 and Kazuhiro Chiba
    • Organizer
      14th International Symposium on Organic Reactions
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Regioselective Deacetylation of Tetra-O-Acetyl-D-Mannose by Broensted Acid-Mediated Intramolecular Rearrangement2020

    • Author(s)
      Ryota Kai, Kazuhiro Okamoto and Kazuhiro Chiba
    • Organizer
      14th International Symposium on Organic Reactions
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electrochemical Amide Bond Formation from Benzaldehydes and Amines:Oxidation by Cathodic-Generated Hydrogen Peroxide2020

    • Author(s)
      Yuma Kurose, Yasushi Imada, Yohei Okada, and Kazuhiro Chiba
    • Organizer
      14th International Symposium on Organic Reactions
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nitromethylation of Amino Acids by Paired Electrolysis in MeNO2-LiClO42020

    • Author(s)
      Masato Kashiwazaki, Atsuro Ito, Kazuhiro Okamoto and Kazuhiro Chiba
    • Organizer
      14th International Symposium on Organic Reactions
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A New Method for the Preparation of Bis(alkylamino)maleonitriles from Aliphatic Isocyanides2020

    • Author(s)
      Takaya Fujihara, Sayaka Tafuku, Takuya Fukuda, Kazuhiro Chiba and Yoshikazu Kitano
    • Organizer
      14th International Symposium on Organic Reactions
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 電解C-グリコシド結合形成によるC-Azanucleosideの合成2020

    • Author(s)
      筒井瑞季、岡本一央、千葉一裕
    • Organizer
      日本化学会春季年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 可溶性タグを利用した電気化学的ペプチド合成法の開発2020

    • Author(s)
      永原紳吾、岡田洋平、千葉一裕
    • Organizer
      日本化学会春季年会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 大量合成に適したペプチド液相合成法の開発2020

    • Author(s)
      高澤 理子、岡田 洋平、久保 大輔、岩永 なつみ、藤田 秀司、鈴木 康介、鈴木 秀明、神谷 秀博、千葉 一裕
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 分子内電子移動過程の制御による Pratosine の電解全合成2020

    • Author(s)
      岡本 一央、千葉 一裕
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ペプチドの分子内環化反応を促進する反応場の構築2020

    • Author(s)
      山上 紗弓理、岡田 洋平、北野 克和、千葉 一裕
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 農芸化学の世界から未来を拓くために2020

    • Author(s)
      千葉 一裕
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 過塩素酸リチウム-ニトロアルカン系における陽極酸化を鍵反応としたヌクレオシドアナログの合成研究2019

    • Author(s)
      岡本一央、信田尚毅、筒井瑞季、小路貴生、千葉一裕
    • Organizer
      第43回有機電子移動化学討論会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 可溶性タグを利用した電気化学的ペプチド合成法の開発2019

    • Author(s)
      永原紳吾、千葉一裕
    • Organizer
      第43回有機電子移動化学討論会
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      2019 Research-status Report
  • [Funded Workshop] The 14th International Symposium on Organic Reactions, the 44th Symposium on Organic Electron Transfer Chemistry (EOC), and the 8th German Japanese (Global Joint) Symposium on Electrosynthesis2020

    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2019-07-04   Modified: 2021-12-27  

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