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イミノキシルラジカルによるチロシン選択的タンパク質化学修飾反応

研究課題

研究課題/領域番号 21J14479
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分47010:薬系化学および創薬科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

丸山 勝矢  東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード生体共役反応 / タンパク質化学 / チロシン / ペプチド / ラジカル
研究開始時の研究の概要

タンパク質と低分子化合物を結合するタンパク質修飾反応は、タンパク質機能を人工的に改変する有力な手段である。特に、タンパク質間相互作用のホットスポットであるチロシンを可逆的に修飾できれば、タンパク質を介した生体内プロセスのON/OFF制御が可能となると期待される。本研究課題では、タンパク質中豊富な極性官能基との直交性が高いイミノキシルラジカルを活性種としたチロシン選択的修飾反応を開発する。イミノキシルラジカル前駆体のオキシム試薬の構造展開により、修飾体が可逆的な特性を持つ構造情報を得たのち、抗体機能を修飾によりON/OFF制御し、反応系の有用性を実証する。

研究実績の概要

昨年度までの研究で、ラジカル種を活性種として用い、チロシン選択的なタンパク質修飾反応の開発を行い、その一般性を実証した。反応は、温和な条件下、高効率に進行し、多様な官能基を有する分子をタンパク質に結合することが可能であった。同様に、ラジカル反応の官能基許容性の高さを活かし、タンパク質と同様、反応性官能基に富む生体分子を変換法の開発を計画し、反応開発研究に着手することとした。具体的には、複数の酸素官能基が不斉点として置換する糖基質に着目した。糖基質は自然界に多様に存在し有用なキラルビルディングブロックであると同時に、特有の生物活性を有している。糖基質の骨格を変換する方法論を確立できれば、糖アナログとして生物活性が期待される新規キラルビルディングブロックを提供する有用な方法論となると期待される。光酸化還元触媒/水素原子移動(HAT)触媒からなるハイブリッド触媒系により糖骨格から炭素ラジカルを生成し、続く骨格開裂反応ののち、立体選択的に閉環する炭素環構築反応を想定した。単純な触媒系が適用可能かつ、より安定な炭素ラジカル基質を生成すると想定されるモデル基質を設定し、所望の骨格変換を実現する変換の検討を行った。反応条件探索および最適化の結果、所望の生成物を良好な収率で与える反応条件の確立に成功した。今後は、本モデル反応で得られた知見を基盤に広範な糖基質の骨格変換を実現する反応条件の確立が期待される。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Protein Modification at Tyrosine with Iminoxyl Radicals2021

    • 著者名/発表者名
      Maruyama Katsuya、Ishiyama Takashi、Seki Yohei、Sakai Kentaro、Togo Takaya、Oisaki Kounosuke、Kanai Motomu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 号: 47 ページ: 19844-19855

    • DOI

      10.1021/jacs.1c09066

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] イミノキシルラジカルによるチロシン選択的タンパク質修飾反応2023

    • 著者名/発表者名
      ○丸山勝矢、石山隆史、関陽平、坂井健太郎、藤後貴也、生長幸之助、金井求
    • 学会等名
      日本薬学会 第143年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] イミノキシルラジカルによるチロシン選択的タンパク質修飾反応2022

    • 著者名/発表者名
      ○丸山勝矢、石山隆史、関陽平、坂井健太郎、藤後貴也、生長幸之助、金井求
    • 学会等名
      第20回次世代を担う有機化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] イミノキシルラジカルを用いるチロシン選択的タンパク質修飾法2022

    • 著者名/発表者名
      ○生長幸之助、丸山勝矢、石山隆史、関陽平、坂井健太郎、藤後貴也、金井求
    • 学会等名
      第39回メディシナルケミストリーシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] イミノキシルラジカルを用いるチロシン選択的タンパク質生体共役反応2021

    • 著者名/発表者名
      ○生長幸之助、丸山勝矢、石山隆史、関陽平、金井求
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会第15回年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Tyrosine-Selective Bioconjugation Using Iminoxyl Radicals2021

    • 著者名/発表者名
      ○Kounosuke Oisaki, Katsuya Maruyama, Takashi Ishiyama, Yohei Seki, Motomu Kanai
    • 学会等名
      ACS Meeting Spring 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tyr-Selective Protein Modification with Iminoxyl Radicals2021

    • 著者名/発表者名
      ○Katsuya Maruyama, Takashi Ishiyama, Yohei Seki, Kentaro Sakai, Takaya Togo, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
    • 学会等名
      13th AFMC International Medicinal Chemistry Symposium (AIMECS2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tunable traceless reversibility in a tyrosine-selective iminoxyl bioconjugation2021

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Maruyama, Takashi Ishiyama, Yohei Seki, ○Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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