| Project/Area Number |
22K14798
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 37030:Chemical biology-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
OSAWA Ayumi 京都大学, 工学研究科, 助教 (00867004)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 擬プロリン / 連続マイケル反応 / 擬プロリン構造 / マイケル付加 / タンパク質 / 立体構造制御 / 翻訳後修飾 / システイン / 連続マイケル付加 |
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| Outline of Research at the Start |
タンパク質は生命活動の中心を担う生体分子であり，酵素をはじめ多様な機能を持つ。生命はタンパク質の立体構造を変化させることで，その機能のオン・オフを巧みに制御する仕組みを備えている。本研究では，この仕組みのひとつである「翻訳後修飾」に着目し，有機合成反応を利用した「人工翻訳後修飾」によりタンパク質の立体構造を制御する手法を開発する。本手法は，従来にないタンパク質の生物活性制御への利用が期待される。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we aim to develop a novel strategy for the reversible control of protein conformation through site-selective chemical modification. Proline, known for its critical role in inducing kinked or bent secondary structures within proteins, served as the structural motif of interest. We hypothesized that conformational changes in peptides or proteins could be induced by constructing proline-mimetic (pseudo-proline) structures via chemical modification of native cysteine residues. To this end, we designed a reagent capable of sequential Michael addition reactions involving the thiol side chain of cysteine and a proximal amide nitrogen atom. This approach enabled, for the first time, the formation and cleavage of pseudo-proline structures in aqueous media, thereby providing a new platform for dynamic modulation of protein structure through chemical means.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
従来の擬プロリン構造形成法は，水分の除去を必要とする脱水酸触媒条件のみが知られており，本研究により世界ではじめて水系溶媒中で擬プロリン構造形成が可能となった。擬プロリン構造はペプチドのユニークな立体構造変化を誘起できると考えられ，本成果をペプチドやタンパク質へと適用できれば，立体構造を化学反応により変化させる手法に発展できる。これら生体分子の立体構造は，生理機能や薬効などの機能と密接に関係しているため，生体中で立体構造を変化させることで，例えば薬効のオン・オフなどの制御が可能になると期待でき，副作用を低減した治療法開発に貢献できる。
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