化学合成糖鎖の迅速供給に向けた無保護糖のグリコシル化反応の開発

• 研究課題/領域番号: 21K14636
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分33020:有機合成化学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 草野 修平 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (80759291)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: グリコシル化 / 有機ホウ素触媒 / 分子認識 / 無保護糖 / グリコシル化反応

研究開始時の研究の概要

糖鎖の生物学的重要性および創薬標的としての可能性が見出されるとともに，糖鎖研究の注目度が高まっており，同時に研究材料として必須の化学合成糖鎖の需要が増している．しかし，保護糖を利用する現行の糖鎖合成では，非常に長い合成工程を経て行われるため，糖鎖供給の遅延化が問題となっていた．これに対して，本研究で開発する無保護糖のグリコシル化反応は，保護糖に依らない効率的な糖鎖合成を実現する．本研究では，糖鎖合成を迅速化する画期的なグリコシル化反応の開発を通して，生命科学・創薬科学研究の発展に寄与する．

研究実績の概要

生物試料に由来する糖鎖は，配列や分岐構造に不均一性を持つ．それゆえ糖鎖研究おいては，均一な構造を持つ化学合成糖鎖が必要不可欠である．本研究では，糖鎖合成における保護基依存からの脱却を加速するべく，その基礎となる技術として無保護糖のグリコシル化反応の開発を進めている．
前年度までに，無保護の糖受容体を位置選択的に修飾するための方法として，水酸基の認識と活性化に優れる有機ホウ素触媒上に，求電子剤(糖供与体モデル)を活性化する官能基を導入した二機能性触媒を新たに開発し，その機能評価を行った．二つの触媒機能が協奏的に働くことによって，高い位置選択性が発現することを見出していた．本年度は，二機能性触媒の基質適用範囲を調べるとともに，実際にグリコシル化反応への適用を図った．基質適用範囲の調査の結果，有機ホウ素触媒の認識サイトであるcsi-1,2-ジオール構造を持つ糖類であれば，二機能性触媒はあらゆる糖類を基質として許容できることを見出した．加えて，触媒上の活性化基を求電子剤に合わせて変更することで，二機能性触媒は様々な化学変換に応用できることも明らかにした．これらの結果を踏まえて，グリコシル化反応の検討を進めた．具体的には，糖供与体として保護体を用いるモデル反応系で検討を行った．立体選択性の面において改善の余地を残すものの，二機能性触媒は中程度の収率でグリコシル化を進行させることを見出した．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

モデル系ではあるものの，二機能性触媒が実際にグリコシル化反応に適用可能であることを明らかにできた．本研究の開始時点において定めた達成目標の一つをクリアすることができた．よって研究がおおむね順調に進展していると判断した．

今後の研究の推進方策

二機能性触媒によるグリコシル化反応の収率および立体選択性を向上させるべく，反応条件の最適化ならびに触媒構造の最適化を進める．計算科学的手法を取り入れながら効率的に研究を進める．最適化された触媒系において，無保護糖同士のグリコシル化反応の検討を進める．