有機反応と酵素反応のワンポット化による高分子グライコマテリアルの最短合成

• 研究課題/領域番号: 24350052
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 高分子化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 正田 晋一郎 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10143364)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2015年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2014年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2013年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2012年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
• キーワード: 化学酵素合成 / 糖タンパク質 / ヒトミルクオリゴ糖 / 糖オキサゾリン / 脱水縮合剤 / 熱応答性高分子 / 糖転移反応 / 糖加水分解酵素 / 化学酵素合成法 / トラスツズマブ / モノクローナル抗体 / 糖鎖 / 抗体医薬品 / 変異型酵素 / ラクトＮ－ビオース / ラクトＮ－テトラオース / ポリアクリルアミド / キトオリゴ糖 / 配糖化 / 酵素触媒 / ワンポット化 / SGオリゴ糖 / CDMBI

研究成果の概要

有機反応と酵素反応のワンポット化を指向した糖オキサゾリン中間体を基盤とする基礎研究を行った。市販のＳＧオリゴ糖に各種糖加水分解酵素を順次作用させることにより，還元末端にN-アセチルグルコサミンをもつ各種オリゴ糖の調製を行った。得られた2-アセタミド-2-デオキシ糖に水溶性２－クロロイミダゾリニウム塩を作用させると，対応する糖オキサゾリンが９５％以上の高収率で生成すること見出した。また，酵素活性の制御のためのモデル物質として，キトオリゴ糖含有熱応答性高分子を合成した。これらの結果を踏まえて，均一な糖鎖を有する糖タンパク質やヒトミルクオリゴ糖をワンポットで高収率で化学酵素合成することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Glycoengineered Monoclonal Antibodies with Homogeneous Glycan (M3, G0, G2, and A2) using a chemoenzymatic approach have different affinities for FcgammaRIIIa and variable antibody-dependent cellular cytotoxicity activities (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kurogochi, M. Mori, K. Osumi, M. Tojino, S. Sugawara, S. Takashima, Y. Hirose, W. Tsukimura, M. Mizuno, J. Amano, A. Matsuda, M. Tomita, A. Takayanagi, S. Shoda, T. Shirai
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: July 22
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enzymes as Green Catalysts for Precision Macromolecular Synthesis (2016)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Shoda, Hiroshi Uyama, Jun-ichi Kadokawa, Shunsaku Kimura, Shiro Kobayashi
  • 雑誌名: Chemical Reviews 巻: 116 号: 4 ページ: 2307-2413
  • DOI: 10.1021/acs.chemrev.5b00472
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The One-step Preparation of Sugar Oxazoline Enables the Synthesis of Glycoprotein Having a Definite Structure (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Noguchi, A. Kobayashi, S. Shoda
  • 雑誌名: Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｇｌｙｃｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｇｌｙｃｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 27 号: 158 ページ: E35-E42
  • DOI: 10.4052/tigg.1505.2E
  • NAID: 130005110345
  • ISSN: 0915-7352, 1883-2113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal-catalyzed Stereoselective and Protecting-group-free Synthesis of 1,2-cis-Glycosides Using 4,6-Dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl Glycosides as Glytcosyl Donors (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, N. Kimuta, Y. Kimura, S. Shoda
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 44 号: 6 ページ: 846-848
  • DOI: 10.1246/cl.150201
  • NAID: 130005074607
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proｔecting -Group-Free Synthesis of Glycopolymers Bearing Sialyloligosaccharide and Their High Binding with the Influenza Virus (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, H. Ishitani, Y. Miura, K. Oishi, T. Takahashi, T. Suzuki, S. Shoda, Y. Kimura
  • 雑誌名: ACS Macromol. Lett 巻: 3 ページ: 1074-1078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protecting-Group-Free Synthesis of Glycopolymers Bearing Thioglycosides via One-Pot Monomer Synthesis from Free Saccharides (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, G. Inoue, S. Shoda, Y. Kimura
  • 雑誌名: J. Polym. Sci. Part A 巻: 52 ページ: 3513-3520
  • DOI: 10.1002/pola.27417
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ｆａｃｉｌｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ－Ｐｏｌｙ（Ｌ－ｌａｃｔｉｄｅ） Ｃｏｎｊｕｇａｔｅｓ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｉｔｈ Ｓａｃｃｈａｒｉｄｅ Ｃｏｒｅ ａｎｄ Ｓｈｅｌｌ (2013)
  • 著者名/発表者名: Ｔ． Ｔａｎａｋａ， Ｈ． Ｆｕｋｕｈａｒａ， Ｓ． Ｓｈｏｄａ， Ｙ． Ｋｉｍｕｒａ
  • 雑誌名: Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ 巻: ４２ 号: 2 ページ: 197-199
  • DOI: 10.1246/cl.2013.197
  • NAID: 130004426860
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｅｎｄ－Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌａｂｅｌｉｎｇ ｏｆ Ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ (2013)
  • 著者名/発表者名: Ｎ． Ｙｏｓｈｉｄａ， Ｓ． Ｓｈｏｄａ
  • 雑誌名: Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ 巻: ２０ ページ: 20-24
• [雑誌論文] Direct Introduction of Detachable Fluorescent Tag into Oligosaccharides (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Yoshida, T. Fujieda, A. Kobayashi, M. Ishihara, M. Noguchi, S. Shoda
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 42 号: 9 ページ: 1038-1039
  • DOI: 10.1246/cl.130379
  • NAID: 10031194333
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protection-free Synthesis of Alkyl Glycosides under Hydrogenolytic Conditions (2013)
  • 著者名/発表者名: Ｍ． Ｉｓｈｉｈａｒａ， Ｙ． Ｔａｋａｇｉ， Ｇ． Ｌｉ， Ｍ． Ｎｏｇｕｃｈｉ， Ｓ． Ｓｈｏｄａ
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 42 号: 10 ページ: 1235-1237
  • DOI: 10.1246/cl.130646
  • NAID: 10031201322
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ｔｏ Ｍａｋｅ ａ Ｇｌｙｃｏｐｒｏｔｅｉｎ ｗｉｔｈ ａ Ｄｅｆｉｎｉｔｅ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｗｅｉｇｈｔ (2013)
  • 著者名/発表者名: Ｓ． Ｓｈｏｄａ， Ａ． Ｋｏｂａｙａｓｈｉ， Ｍ． Ｎｏｇｕｃｈｉ
  • 雑誌名: 有機合成化学協会誌 巻: ７１ ページ: 1252-1258
• [雑誌論文] A dimethoxytriazine type glycosyl donor enables facile chemo-enzymatic route towardα-linked N-acetylglucosaminyl-galactose disaccharide unit from gastric mucin (2012)
  • 著者名/発表者名: Masato Noguchi, Miwa Nakamura, Ayaka Ohno, Tomonari Tanaka, Atsushi Kobayashi, Masaki Ishihara, Masaya Fujita, Akiko Tsuchida, Mamoru Mizuno, and Shin-ichiro Shoda
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 48 号: 45 ページ: 5560-5562
  • DOI: 10.1039/c2cc30946g
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-pot chemo-enzymatic route to chitoheptaose via specific transglycosylation of chitopentaose-oxazoline on chitinase-template (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yoshida, Tomonari Tanaka, Masato Noguchi, Atsushi Kobayashi, Kumiko Ishikura, Tatsuya Ikenuma, Hiromu Seno, Takeshi Watanabe, Michinari Kohri, and Shin-ichiro Shoda
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 41 号: 7 ページ: 689-690
  • DOI: 10.1246/cl.2012.689
  • NAID: 10030786354
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Practical One-Step Synthesis of 1,2-Oxazoline Derivatives from Unprotected Sugars and Its Application to Chemoenzymatic β-N-Acetylglucosa minidation of Disialo-oligosaccharide (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Noguchi, T. Fujieda, W.C. Huang, M. Ishihara, A. Kobayashi, S. Shoda
  • 雑誌名: Helvetica Chimica Acta 巻: 95 ページ: 1928-1936
  • 査読あり
• [雑誌論文] 4,6-Dimethoxy-1,3,5-triazin-2-ylβ-D-glycosaminides : Novel Substrates for Transglycosylation Reaction Catalyzed by Exo-β-D-glucosaminidase from Amycolatopsis orientalis (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Tanaka, Tomonori Wada, Masato Noguchi, Masaki Ishihara, Atsushi Kobayashi, Takayuki Ohnuma, Tamo Fukamizo, Ryszard Brzezinski, Shin-ichiro Shoda
  • 雑誌名: Journal of Carbohydrate Chemistry 巻: 31 号: 8 ページ: 634-646
  • DOI: 10.1080/07328303.2012.698437
  • 査読あり
• [学会発表] グライコプロセスケミストリー -多糖バイオマス資源の有効利用に向けて- (2015)
  • 著者名/発表者名: 正田晋一郎
  • 学会等名: 高分子学会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2015-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] Specific Anomeric Activation in Water (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Shoda
  • 学会等名: 2014 Japan-Euro Cellulose Workshop
  • 発表場所: Berlin（ドイツ）
  • 年月日: 2014-10-13 – 2014-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] オリゴ糖合成における基質と酵素のデザイン (2014)
  • 著者名/発表者名: 正田晋一郎
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2014-09-25
  • 招待講演
• [学会発表] 分子量のそろった糖タンパク質をつくる －水中におけるオリゴ糖の直接活性化技術ー (2014)
  • 著者名/発表者名: 正田晋一郎
  • 学会等名: 9学協会東北地方大会
  • 発表場所: 山形大学工学部（山形県米沢市）
  • 年月日: 2014-09-21
  • 招待講演
• [学会発表] Protection-free glycosylation of oligosaccharides (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Shoda
  • 学会等名: European-Japanese Workshop on Cellulose and Functionl Polysaccharides 2012
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 2013-10-03
• [学会発表] オリゴ糖脂質を合成する新手法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 正田晋一郎
  • 学会等名: 糖鎖科学コンソーシアムシンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 招待講演
• [学会発表] 水中における最短グリコシル化プロセスを目指して (2013)
  • 著者名/発表者名: 正田晋一郎
  • 学会等名: 繊維学会東北北海道支部特別企画日韓親善学術講演会
  • 発表場所: 福島
  • 招待講演
• [学会発表] 現場で役立つグリコシル化の基本 (2013)
  • 著者名/発表者名: 正田晋一郎
  • 学会等名: 有機合成化学協会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [図書] White Biotechnology for Sustainable Chemistry (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Shoda, A. Kobayashi, S. Kobayashi
  • 総ページ数: 417
  • 出版者: Royal Society of Chemistry
• [図書] Glycosicence: Biology and Medicine (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Shoda, A. Kobayashi, M. Noguchi
  • 総ページ数: 1568
  • 出版者: Springer Reference
• [図書] 糖鎖の新機能開発・応用ハンドブック 創薬・医療から食品開発まで (2015)
  • 著者名/発表者名: 正田晋一郎，小林厚志，野口真人
  • 総ページ数: 628
  • 出版者: NTS
• [図書] グリコシルアジドの一段階合成 クリックケミストリー 基礎から実用まで (2015)
  • 著者名/発表者名: 正田晋一郎，小林厚志，野口真人
  • 総ページ数: 260
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 化学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野口真人、正田晋一郎
  • 出版者: 化学同人
• [備考] 糖鎖均一化抗HER2ヒト化モノクローナル抗体の創製に成功
  • URL: http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2015/11/press20151125-03.html
• [備考] 東北大学大学院工学研究科バイオ工学専攻機能高分子化学分野
  • URL: http://www.che.tohoku.ac.jp/~poly/toukouronbun/toukouronbun.html
• [備考]
  • URL: http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2011/02press20110208-2.html