| 研究領域 | 糖鎖ケミカルノックインが拓く膜動態制御 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05076
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
浅野 圭佑 北海道大学, 触媒科学研究所, 准教授 (90711771)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| キーワード | シクロオクテン / 光駆動触媒 / 時空間選択的標識 / ハロゲン化反応 / 糖鎖-タンパク質相互作用 |
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| 研究実績の概要 |
2021年度は、実験と計算による反応機構解析を通して触媒活性の詳細を理解することで、シクロオクテン触媒の活性が置換基により制御可能なことを見いだし、既に報告したシクロオクテン触媒（ACIE 2018, 57, 13863）と比較してもさらに劇的に高活性になった二官能性シクロオクテン触媒を開発した。今年度は、開発した二官能性シクロオクテン触媒がどのように高い活性を生み出しているかを知るために、さらに対照実験や計算化学的解析を積み重ねて、触媒作用に関する理解を深めた。また、この二官能性触媒はトランスシクロオクテンよりも合成および取り扱いが容易なシスシクロオクテンにも高い活性を与え、実用的な触媒の創出にもつながった。さらに、二官能性シクロオクテン触媒を利用した芳香族臭素化反応を開発し、これをチロシン側鎖の臭素化反応にも展開した。本反応はチロシン残基を含むペプチドにも適用できた。
また、二官能性シクロオクテン触媒の活性が置換基の保護・脱保護により制御できることを利用して、光分解性保護基を付けることで光照射により系内で活性化できる光駆動触媒を開発した。2021年度は紫外光で駆動できる触媒を開発したが、今年度は光分解性保護基をさらに改良することで可視光でも駆動できる触媒を開発した。本触媒は、生体分子標識に必要な反応の時空間制御に利用可能である。
さらに、触媒開発だけではなく、生理的条件（水系溶媒、反応温度37 ℃）にてバックグラウンド反応は起こさないが、特定の条件では速やかに反応する生体適合臭素化剤も独自に開発した。この反応剤を光駆動シクロオクテン触媒により活性化する反応の開発にこれまで注力してきたが、今年度はさらにこの反応剤自体を光照射により活性化できることも新たに見つけ、当初の計画とは異なる形式の触媒的光化学反応による生体分子標識の方法論を新たに見いだした。
これらの研究成果に関しては学会にて既に発表を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
当初予定していた研究計画から戦略を少し変更したが、概ね良い結果を得ており、その方向性で当初の目的にも着実に近づいている。また、触媒開発だけではなく反応剤開発にも研究を展開でき、目的とする生体適合反応の実現に想定以上に近づいた。この反応剤自体の光化学的反応性も新たに見いだし、目的実現のための基盤反応技術のコンセプトはさらに拡張した。このように研究構想が広がっている内容もあり、全体として研究は概ね順調に進展していると考えた。
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| 今後の研究の推進方策 |
アミノ酸・ペプチドの反応に対して開発した触媒・反応剤を利用して、タンパク質の修飾反応を開発する。また、標識技術においてアンテナになる光触媒を介して光駆動シクロオクテン触媒を活性化できるリレー触媒系の構築も進める。さらに、独自開発した反応剤の光化学的反応性を利用する戦略においても、アンテナになる光触媒を介した活性化法を模索する。特に、生体侵襲性を低減するために長波長領域での活性制御を目指す。また、これらの触媒反応技術を利用してタンパク質の近接標識法を開発する。
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