| Project/Area Number |
21K18947
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 33:Organic chemistry and related fields
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
Arisawa Mieko 九州大学, 農学研究院, 教授 (50302162)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | ロジウム触媒 / 無保護ペプチド / 水中均一系（含水溶媒系） / シスチンジスルフィド / システインチオール / 化学修飾 / 無保護ペプチドジスルフィド / 触媒的化学修飾法 / 酸化 / 挿入反応 / ペプチドポリスルフィド / シスチン / ジスルフィド結合 / 水中反応 / 遷移金属触媒 / シスチンジスルフィド結合 / 水中均一系反応 / 新機能 |
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| Outline of Research at the Start |
多くのタンパク質が高次構造構築のためにシスチン S-S 結合を有することから、本研究では、タンパク質やペプチド中のシスチン S-S 結合を直接化学修飾して、特徴的な機能を開発する。一般にペプチド化合物の化学修飾は親水性官能基を保護して有機溶媒中で行われるが、複雑な立体構造を有する生体高分子の化学修飾は、保護基を利用せずに水中均一系で直裁的に行う必要がある。本研究では、従来は有機溶媒中禁水条件で行われてきた遷移金属触媒反応を、水中均一系・室温で実施してタンパク質やペプチド中の S-S 結合の直接的な触媒的化学修飾反応を可能にする。
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| Outline of Final Research Achievements |
Cysteine disulfides in proteins and peptides are essential to form folded three-dimensional structures that exhibit various biological functions. Cysteine/cystine interconversion between thiols and disulfides is involved in responses to stresses in living cells. The formation of disulfides can be used to tune biological activities of proteins and peptides. The effective oxidation reaction of thiols to disulfides and direct chemical modifications of cystine disulfide in water has broad applicability in biology and chemistry.
In order to broaden the scope of biological activities of heavy heteroatom compounds, cysteine disulfide derivatives are also developed, which are essential for the construction of protein three-dimensional structures and also for their biological functions. Their derivatives are designed, and synthetic methods are developed using transition metal catalysis, which directly reacts natural peptides in homogeneous water without using protecting groups.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
従来、ペプチド化合物の化学修飾は水溶性官能基を保護して有機溶媒中で実施されるが、複雑な立体構造を有する生体分子の化学修飾は、保護基を利用せずに水中均一系で直裁的に行う必要がある。申請者は有機溶媒系で開発したロジウム触媒 S-S 結合切断交換反応を水中均一系で実施する方法と多様な化学修飾法を見出した。本研究では、1) チオールの生成を伴わない ジスルフィド結合の直接化学修飾法を多数開発した。2) 本方法論によって S-S 結合間に挿入する官能基には、事前に多様な機能を容易に付与できる特徴がある。本研究では、化学修飾ペプチド/タンパク質の触媒的化学合成と機能創生の二面から実施し貢献できた。
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