ポリスルフィド化タンパク質の検出・単離に資する新規ラベル化試薬の開発

• Project/Area Number: 24K09758
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
• Research Institution: Hyogo Medical University
• Principal Investigator: 塚本 効司 兵庫医科大学, 薬学部, 准教授 (00454794)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2026: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: ポリスルフィド化タンパク質 / ラベル化試薬 / ラベル化 / 硫黄

Outline of Research at the Start

硫黄原子が連なって結合しているタンパク質（ポリスルフィド化タンパク質）が生体内に存在し、さまざまな生命現象や疾患に関わっていることが明らかになってきている。その役割を詳しく解析するために、ポリスルフィド化タンパク質に化学的な目印をつけて検出しやすくする試薬（ラベル化試薬）が強く求められている。本研究では、扱いやすく、効率的にポリスルフィド化タンパク質をラベル化できる、有用なラベル化試薬の開発を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、以前に開発したポリスルフィド検出蛍光プローブの分子設計戦略に基づき、ポリスルフィド化タンパク質を選択的にラベル化できるラベル化試薬を開発することを目標としている。今年度は、ラベル化試薬候補として分子設計した2-nitrobenzenesulfonyl誘導体の合成法を確立し、2-nitrobenzenesulfonyl基上の置換基やリンカー部位を種々変更した各種誘導体を合成した。また、ポリスルフィド化タンパク質のモデル化合物として低分子ポリスルフィド化合物およびポリスルフィド化アルブミンを用いて、合成したラベル化試薬候補化合物のポリスルフィド類に対する反応性を検討した。現在のところ、望みの反応性を有する有力なラベル化試薬候補は得られていない。その原因として、ラベル化試薬候補化合物の1) 水溶性が低い、2) 反応部位における求電子性が不十分である、3) 反応部位における立体障害が大きすぎる、ことが考えられる。ポリスルフィド化タンパク質のラベル化は水中で行うことが前提となるため、水溶性を持たせつつ反応性を向上させるような分子設計を現在検討している。また、従来計画していた分子設計の幅を広げ、導入する置換基の種類や導入位置を当初の分子設計に囚われることなく柔軟に変更した化合物や、2-nitrobenzenesulfonyl構造に固執せず、ポリスルフィド検出プローブの反応部位として実績のある2-fluoronitrobenzene構造をベースとした誘導体等も候補化合物に含め、各種誘導体を合成し、有用なラベル化試薬候補化合物の探索を現在進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

前述のとおり、現在のところ、望みの反応特性を有するラベル化試薬候補が得られていないため、研究の進捗状況はやや遅れていると評価せざるを得ない。しかしながら、候補化合物の基本的な合成法は確立し、また、合成した分子の構造とポリスルフィド類に対する反応性の相関に関するノウハウを積み重ねることができており、今後の研究を進める上で必要な知見は得られてきている。

Strategy for Future Research Activity

以前に開発したポリスルフィド検出プローブとは物性が異なるため、プローブの開発戦略をラベル化試薬開発にそのまま適用することはできず、検討する候補化合物の範囲を広げる必要があることが明らかとなった。前述のとおり、2-nitrobenzenesulfonyl構造や2-fluoronitrobenzene構造をベースとした化合物、あるいは反応部位近傍にさらにnitro基やcyano基等の電子求引基を導入してポリスルフィド類に対する反応性を向上させた化合物、極性基を導入して水溶性を向上させた化合物等、これまでに検討していない化合物をラベル化試薬候補として合成し、それらの物性や反応性を種々検討する。それらの中から有用な化合物を見出し、構造をさらにブラッシュアップすることで、望みのラベル化試薬候補化合物を得ることができると考えている。