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分子空孔を活用した感応性化学種のモデル化に基づく生体反応過程の化学的解明

公募研究

研究領域感応性化学種が拓く新物質科学
研究課題/領域番号 15H00930
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京工業大学

研究代表者

後藤 敬  東京工業大学, 理学院, 教授 (70262144)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード有機化学 / 感応性化学種 / 酵素モデル / 活性中間体 / 合成化学 / システイン / スルフェン酸 / ヨウ化スルフェニル
研究実績の概要

生体反応系においては、硫黄やセレンなど高周期典型元素を含む感応性化学種が重要な役割を果たしているが、それらの中には人工系では極度に不安定なものが多くある。生化学の分野で仮説として提案されてきた反応機構を実験的に検証し、より化学的根拠に基づいた機構を確立するためには、感応性中間体を生体内と同様に安定化できる人工モデル系の構築が必要とされている。そこで本研究では、従来合成困難であった生体反応感応性中間体を安定化するために、酵素の活性部位の構造的特性を採り入れたナノサイズの分子空孔を開発し、安定に合成したモデル化合物を活用することで、生体反応の想定機構を化学的に検証することを目的とした。前年度にキャビティ内にC末端システインを導入したモデル化合物を開発し、周辺のアミド基の摂動を受けにくい環境でのシステイン由来感応性化学種の性質および反応性について検討した。一方、多くの酵素の活性中心に存在するシステイン残基は内部システインであるため、それらの部分構造により近い環境下における感応性化学種のモデル研究を行うために、今年度新たに末端部にメチルアミドユニットを配置した内部システインモデルを開発した。開発したモデル系を活用して高反応性中間体であるヨウ化スルフェニルの合成・単離に成功した。さらに、内部システインモデルのシステインスルフェン酸の合成・単離に成功し、得られたスルフェン酸を用いて、インスリンのシグナル伝達機構に関与する重要な酵素であるプロテインチロシンホスファターゼ1Bのレドックス制御機構に関するモデル研究を行った。また、空孔型骨格をもつ第一級アルキル置換基を活用することで、硝酸エステルによる血管拡張作用機序の鍵反応として提唱されていながら実証例がなかった、チオールと硝酸エステルとの反応によるチオニトラート中間体の生成を、実験的に証明することに初めて成功した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 14件、 招待講演 6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Modeling of the Bioactivation of an Organic Nitrate by a Thiol to Form a Thionitrate Intermediate2017

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Sano, Keiichi Shimada, Yohei Aoki, Takayuki Kawashima, Shohei Sase, Kei Goto
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 22 号: 1 ページ: 19-19

    • DOI

      10.3390/molecules22010019

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Generation, Characterization, and Reactivity of a CuII-Alkylperoxide/Anilino Radical Complex: Insight into the O-O Bond Cleavage Mechanism2015

    • 著者名/発表者名
      Sayantan Paria, Takehiro Ohta, Yuma Morimoto, Takashi Ogura, Hideki Sugimoto, Nobutaka Fujieda, Kei Goto, Kaori Asano, Takeyuki Suzuki, and Shinobu Itoh
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 137 号: 34 ページ: 10870-10873

    • DOI

      10.1021/jacs.5b04104

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of a Stable Primary-Alkyl-Substituted Selenenyl Iodide and Its Hydrolytic Conversion to the Corresponding Selenenic Acid2015

    • 著者名/発表者名
      Shohei Sase, Ryo kakimoto, Ryutaro Kimura, Kei Goto
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 20 号: 12 ページ: 21415-21420

    • DOI

      10.3390/molecules201219773

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 巨大分子キャビティを活用したCys-Serジペプチド由来高反応性化学種のモデル研究2017

    • 著者名/発表者名
      渡邊 望,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Elucidation of Biological Reaction Processes Involving Cysteine Sulfenic Acids and Related Species by Utilizing Cavity-Shaped Model Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Goto, Nozomu Watanabe, Ryutaro Kimura, and Shohei Sase
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Stimuli-responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecules
    • 発表場所
      東広島
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 巨大分子キャビティを活用した含硫黄ペプチドモデル化合物の開発2016

    • 著者名/発表者名
      渡邊 望,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      第43回有機典型元素化学討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-12-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] アミノ酸部位を内包した巨大分子キャビティの開発と生体反応活性種モデル化への応用2016

    • 著者名/発表者名
      佐瀬祥平,佐野 司,唐崎貴史,渡邊 望,木村龍太郎,後藤 敬
    • 学会等名
      第27回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Syntheses of Cysteine-Derived Reactive Intermediates by Taking Advantage of Cradled Cysteines2016

    • 著者名/発表者名
      Kei Goto, Tsukasa Sano, Nozomu Watanabe, Shohei Sase
    • 学会等名
      27th International Symposium on Organic Chemistry of Sulfur
    • 発表場所
      Jena, Germany
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stabilization of a Primary-alkyl-substituted Sulfenic Scid and Its Anion by Utilizing a Cavity-shaped Molecular Framework2016

    • 著者名/発表者名
      Shohei Sase, Michihiro Ishihara, Noriaki Abe, Ryutaro Kimura, Kei Goto
    • 学会等名
      27th International Symposium on Organic Chemistry of Sulfur
    • 発表場所
      Jena, Germany
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Rotaxanes by Using Thiol-Exchange Reaction of Selenenyl Sulfides2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Noda, Chihiro Ide, Shohei Sase, Kei Goto
    • 学会等名
      27th International Symposium on Organic Chemistry of Sulfur
    • 発表場所
      Jena, Germany
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Syntheses and Reacivity of Cysteine- and Selenocysteine-Derived Reactive Species by Utilizing Cavity-Shaped Molecular Cradles2016

    • 著者名/発表者名
      Kei Goto
    • 学会等名
      The 7th Heron Island Conference on Reactive Intermediates and Unusual Molecules,
    • 発表場所
      Heron, Australia
    • 年月日
      2016-07-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] クレードルドシステインおよびセレノシステインの開発と生体反応過程のモデル化への応用2016

    • 著者名/発表者名
      佐瀬祥平,佐野 司,唐崎貴史,後藤 敬
    • 学会等名
      第109回有機合成シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-06-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] セレン-硫黄結合を動的共有結合として活用した効率的な[2]ロタキサンの合成2016

    • 著者名/発表者名
      野田 聡,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      第14回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
    • 発表場所
      高知
    • 年月日
      2016-06-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 巨大キャビティ型分子骨格を活用した内部システイン由来スルフェン酸モデル化合物の合成と反応2016

    • 著者名/発表者名
      渡邊 望,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      第14回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
    • 発表場所
      高知
    • 年月日
      2016-06-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Modeling of Reactive Intermediates Derived from Selenocysteines by Utilizing Cavity-Shaped Molecular Cradles2016

    • 著者名/発表者名
      Kei Goto, Takafumi Karasaki, Shohei Sase
    • 学会等名
      13th International Conference on the Chemistry of Selenium and Tellurium
    • 発表場所
      岐阜
    • 年月日
      2016-05-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and Reactivity of a Primary-Alkyl-Substituted Selenenic Acid Stabilized by a Large Cavity-Shaped Molecular Framework2016

    • 著者名/発表者名
      Ryutaro Kimura, Shohei Sase, Kei Goto
    • 学会等名
      13th International Conference on the Chemistry of Selenium and Tellurium
    • 発表場所
      岐阜
    • 年月日
      2016-05-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient Synthesis of Rotaxanes by Taking Advantage of the Characteristic Reactivity of Selenenyl Sulfides2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Noda, Chihiro Ide, Shohei Sase, Kei Goto
    • 学会等名
      13th International Conference on the Chemistry of Selenium and Tellurium
    • 発表場所
      岐阜
    • 年月日
      2016-05-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子空孔を活用した感応性化学種のモデル化に基づく生体反応過程の化学的解明2016

    • 著者名/発表者名
      後藤 敬
    • 学会等名
      新学術領域研究「感応性化学種が拓く新物質科学」第6回公開シンポジウム
    • 発表場所
      東広島
    • 年月日
      2016-05-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Modeling of Cysteine-Derived Reactive Intermediates by Taking Advantage of Cavity-Shaped Molecular Cradles2016

    • 著者名/発表者名
      Kei Goto, Tsukasa Sano, Nozomu Watanabe, Shohei Sase
    • 学会等名
      The 70th Fujihara Seminar
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2016-04-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] かさ高いペンチプチセン骨格により安定化されたチイルラジカルの生成と反応性2016

    • 著者名/発表者名
      森田貴博,佐瀬祥平,高橋広奈,河合明雄,後藤 敬
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京田辺
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 「クレードルドシステイン」を活用した内部システイン由来ヨウ化スルフェニルのモデル研究2016

    • 著者名/発表者名
      渡邊 望,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京田辺
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] キャビティ型分子骨格を活用したトリアリールシリルラジカルおよび関連化学種の合成研究2016

    • 著者名/発表者名
      小川卓馬,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京田辺
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Elucidation of Reactivities of Cysteine-Derived Reactive Intermediates by Taking Advantage of “Cradled Cysteines2016

    • 著者名/発表者名
      佐野 司,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京田辺
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Elucidation of Characteristic Reactivity of Selenenyl Sulfides and Its Application to Construction of Rotaxane Architecture2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Noda, Shohei Sase, Kei Goto
    • 学会等名
      5th Workshop of SeS Redox and Catalysis
    • 発表場所
      平塚
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 巨大分子空孔を活用した生体反応活性種のモデル研究2016

    • 著者名/発表者名
      後藤 敬
    • 学会等名
      第3回次世代の有機化学・広島シンポジウム
    • 発表場所
      東広島
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of a stable selenoaldehyde by unprecedented C=Se double bond formation through β-dehydration2015

    • 著者名/発表者名
      Kei Goto, Ryo Kakimoto, Ryutaro Kimura, Shohei Sase
    • 学会等名
      The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      Honolulu (USA)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis, structure, and reactivity of a primary-alkyl-substituted sulfenic acid and its anion2015

    • 著者名/発表者名
      Kei Goto, Michihiro Ishihara, Noriaki Abe, Shohei Sase
    • 学会等名
      The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      Honolulu (USA)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] クレードルドシステインを活用したシステインスルフェン酸のレドックス過程に関するモデル研究2015

    • 著者名/発表者名
      佐野 司,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      第42回有機典型元素化学討論会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Model Study on Selenocysteine-Derived Reactive Species by Utilizing Molecular Cavities2015

    • 著者名/発表者名
      Ryutaro Kimura, Shohei Sase, Kei Goto
    • 学会等名
      Stimulating Meeting for Young Researchers in Chemistry on Stimuli-responsive Chemical Species
    • 発表場所
      宇治
    • 年月日
      2015-11-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-catalyzed β-dehydration of a Primary-alkyl-substituted Selenenic Acid to Form a Stable Selenoaldehyde2015

    • 著者名/発表者名
      Kei Goto, Ryo Kakimoto, Shohei Sase
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Heteroatom Chemistry
    • 発表場所
      Caen (France)
    • 年月日
      2015-06-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 巨大分子キャビティを活用した含セレン高反応性化学種の安定化と新規反応性の開拓2015

    • 著者名/発表者名
      後藤 敬,柿本 涼,木村龍太郎,佐瀬祥平
    • 学会等名
      第13回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2015-06-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 分子空孔を活用した感応性化学種のモデル化に基づく生体反応過程の化学的解明2015

    • 著者名/発表者名
      後藤 敬
    • 学会等名
      新学術領域研究「感応性化学種が拓く新物質科学」第4回公開シンポジウム
    • 発表場所
      宇治
    • 年月日
      2015-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] Comprehensive Supramolecular Chemistry2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Goto
    • 出版者
      Elsevier
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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