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2018 年度 実績報告書

クロロアルケン型ペプチド結合等価体を基盤とする実践的創薬研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H06217
研究機関静岡大学

研究代表者

鳴海 哲夫  静岡大学, 工学部, 准教授 (50547867)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワードペプチド結合
研究実績の概要

本研究課題では、酵素によって容易に加水分解されるペプチド結合を、 結合の長さと角度がよく似た炭素-炭素二重結合に置換したアルケン型ペプチド結合等価体の特性を活用し、ペプチドの易水解性や代謝、凝集に起因する問題を解決することを目的としている。平成30年度は、以下に示す二つの研究課題を実施した。

【①α,α-ジクロロ-β-アミノ酸の化学合成法の最適化】平成29年度の検討によって顕在化したα,α-ジクロロ-β-アミノ酸の合成段階における副生成物の単離・構造決定に成功し、本化合物がEllmanイミンからのAza-Darzens反応によって得られるアジリジン体であることを明らかにした。反応条件を最適化することで、β-アミノ酸を選択的に得ることに成功し、クロロアルケン型ペプチド結合等価体のマルチグラムスケール合成が可能になった。また、Aza-Darzens反応によって得られるアジリジンが高度に官能基化されていることに着目し、本化合物を鍵中間体とすることで、従来法では合成困難なα,α-二置換アミノ酸を含むクロロアルケン型ペプチド結合等価体の立体選択的合成法の開発に成功した。

【② クロロアルケン骨格のペプチド結合等価性の評価】平成29年度の検討によって、アミロイド線維を形成可能なヘプタペプチド (Ac-KLVFFAE-NH2) において, 凝集に特に重要なペプチド結合をクロロアルケン骨格に置換することで, アミロイド線維のモルホロジー制御につながる新たな分子的基礎を得ている。そこで、平成30年度はアミロイド線維のモルホロジー制御の起点となるクロロアルケン骨格の特性を明らかにするため, 塩素原子の水素結合模倣能に関する詳細な機能解析を行い、クロロアルケン骨格の塩素原子が同一アミノ酸内のアミドプロトンとカルボニル酸素が形成する分子内水素結合 (p型水素結合) をミミック可能であることを明らかにした.

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

これまでの検討において、Arg-Asn配列に相当するクロロアルケン型ペプチド結合等価体の合成において、合成経路を大幅に変更したものの目的とするArg-Asn型クロロアルケン型ペプチド結合等価体の基本骨格を構築している。また、本合成経路の問題点の解決と同時に、従来法では合成困難なa,a-二置換アミノ酸を含むクロロアルケン型ペプチド結合等価体の合成に成功している。これらの点において研究はほぼ順調に進展していると判断している。
また、平成29年度の研究では、ペプチド結合からクロロアルケン骨格への等価置換によって、アミロイド線維のモルホロジー制御が可能である基礎的知見を得ることができたが、その詳細な分子機構は未解明であった。そこで平成30年度はその分子機構を解明するために、クロロアルケン骨格の特性評価を行い、塩素原子がカルボニル酸素が形成するp型水素結合をミミック可能であることが判明した。一方、他のアルケン骨格では同様なミミック効果は見られないことが明らかになった。これらの実験結果は、ペプチド結合からクロロアルケン骨格への等価置換によってアミロイド線維のモルホロジー変化を合理的に説明できる。これらのことから、4年計画の3年目までに予定していた研究はほぼ順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

クロロアルケン型ジペプチイソスターの機能評価およびペプチド結合の等価置換による機能性ペプチドの創製については、一応の成功を納めていると判断している。引き続き、生理活性ペプチドクロロアルケン型ペプチド結合等価体を応用したクロロアルケン型ペプチドミメティックを合成し、複数のペプチド結合等価体との比較を含め、その有用性の検証を行う。また、ペプチド結合からアルケン骨格への等価置換をアミロイドβ全長で評価することで、アミロイド線維のモルホロジーを有機化学的に制御するペプチドミメティックの創製する。また、クロロアルケン骨格のp型水素結合のミミック効果は明らかになったものの、s型水素結合のミミック効果は明らかになっていないため、これについてもペプチド性有機分子触媒系における弱い分子間力を利用することで、塩素原子が有する水素結合能を定量的に評価する予定である。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 8件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] 7-Hydroxy-N-Methylquinolinium Chromophore: A Photolabile Protecting Group for Blue-Light Uncaging2018

    • 著者名/発表者名
      Narumi Tetsuo、Miyata Koichi、Nii Akitaka、Sato Kohei、Mase Nobuyuki、Furuta Toshiaki
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 20 ページ: 4178~4182

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.8b01505

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct synthesis of N-terminal thiazolidine-containing peptide thioesters from peptide hydrazides2018

    • 著者名/発表者名
      Sato Kohei、Tanaka Shoko、Yamamoto Kazuki、Tashiro Yosuke、Narumi Tetsuo、Mase Nobuyuki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 ページ: 9127~9130

    • DOI

      10.1039/C8CC03591A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Organocatalytic Stereoselective Cyclic Polylactide Synthesis in Supercritical Carbon Dioxide under Plasticizing Conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Mase Nobuyuki、Moniruzzaman、Yamamoto Shoji、Nakaya Yoshitaka、Sato Kohei、Narumi Tetsuo
    • 雑誌名

      Polymers

      巻: 10 ページ: 713~713

    • DOI

      10.3390/polym10070713

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rapid Optimization of Reaction Conditions Based on Comprehensive Reaction Analysis Using a Continuous Flow Microwave Reactor2018

    • 著者名/発表者名
      Vamosi Peter、Matsuo Keiya、Masuda Tsuguya、Sato Kohei、Narumi Tetsuo、Takeda Kazuhiro、Mase Nobuyuki
    • 雑誌名

      The Chemical Record

      巻: 19 ページ: 77~84

    • DOI

      10.1002/tcr.201800048

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of chemical stability of conjugated dienes by chlorine substitution2018

    • 著者名/発表者名
      Narumi Tetsuo、Nishizawa Takuma、Imai Tomoyuki、Kyan Ryuji、Taniguchi Hiroki、Sato Kohei、Mase Nobuyuki
    • 雑誌名

      Tetrahedron

      巻: 74 ページ: 6527~6533

    • DOI

      10.1016/j.tet.2018.09.030

    • 査読あり
  • [学会発表] クロロアルケン型ペプチド結合等価体の効率的合成を指向したα, α-ジクロロ-β-アミノエステルの合成研究2019

    • 著者名/発表者名
      今井咲, 児玉有輝、佐藤浩平, 間瀬暢之, 鳴海哲夫
    • 学会等名
      日本薬学会第139回年会(千葉)
  • [学会発表] アミド結合等価体としてのクロロアルケン骨格の有用性:非共有結合性相互作用によるアミド結合の配座制御2019

    • 著者名/発表者名
      新井康介, 西澤拓真, 加藤由奈, 佐藤浩平, 間瀬暢之, 鳴海哲夫
    • 学会等名
      日本薬学会第139回年会(千葉)
  • [学会発表] 生体分子の非共有結合性相互作用を分子技術で理解し制御する2019

    • 著者名/発表者名
      鳴海哲夫
    • 学会等名
      東京医科歯科大学第222回IBBセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 等価置換を起点とするタンパク質化学2019

    • 著者名/発表者名
      鳴海哲夫
    • 学会等名
      大阪大学蛋白質研究所セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Effects of Non-Covalent Interactions in Isosteric Switching of Amide-to-Alkene on the Conformational Preference of the Amide Bond2018

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Arai, Yuna Kato, Kohei Sato, Nobuyuki Mase, Tetsuo Narumi
    • 学会等名
      10th international peptide sympposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Asymmetric Synthesis of a,a-dichloro-b-amino acids: Process Optimization, Scale-up, and Application to the Preparation of Chloroalkene dipeptide Isosteres2018

    • 著者名/発表者名
      Saki Imai, Kohei Sato, Nobuyuki Mase, Tetsuo Narumi
    • 学会等名
      10th international peptide sympposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermodynamic Evaluation of H-Bonding Ability of Chloroalkene Dipeptide Isostere in an Amide-to-Alkene Peptidomimetic Catalyst2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Nishizawa, Kohei Sato, Nobuyuki Mase, Tetsuo Narumi
    • 学会等名
      10th international peptide sympposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Amide-to-Alkene Isosteric Switch Strategy for Probing Interstrand and Intraresidue Hydrogen Bonding Interactions of Amyloid Fibril Formation2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kodama, Kohei Sato, Nobuyuki Mase, Tetsuo Narumi
    • 学会等名
      10th international peptide sympposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Peptide bond mimicry of chloroalkene-type amide bond isosteres: H-bonding ability and β-turn structural isosterism2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kodama, Kohei Sato, Nobuyuki Mase, Tetsuo Narumi
    • 学会等名
      10th international peptide sympposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Amide-to-Alkene Isosteric Switch Strategy for Peptidomimetic Study on Amyloid Fibril Formation2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Narumi
    • 学会等名
      International conferrence on Biotechnology for the wellness industry-2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Amide-to-Alkene Isosteric Switch Strategy: Peptidomimetic Syntheses and Their Application to Study on Amyloid Fibril Formation2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Narumi
    • 学会等名
      DDNPTM-2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Peptidomimetic Study on Amyloid Fibril Formation based on the Amide-to-Alkene Isosteric Switch Strategy2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Narumi, Yuki Kodama, Takuma Nishizawa, Kosuke Arai
    • 学会等名
      8th Peptide Engineering Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] クロロアルケン型アミド結合等価体:塩素原子の水素結合受容特性の評価と応用2018

    • 著者名/発表者名
      児玉有輝, 佐藤浩平, 間瀬暢之, 鳴海哲夫
    • 学会等名
      日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部 合同学術大会2018
  • [学会発表] ペプチド性有機分子触媒系を用いた塩素原子の水素結合能の熱力学的評価2018

    • 著者名/発表者名
      西澤拓真, 佐藤浩平, 間瀬暢之, 鳴海哲夫
    • 学会等名
      日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部 合同学術大会2018
  • [学会発表] ペプチド結合の等価置換を基軸とするアミロイドーシスの生物有機化学2018

    • 著者名/発表者名
      鳴海哲夫
    • 学会等名
      東京大学大学院工学系研究科化学生命工学専攻第11回ChemBioハイブリッドレクチャー
    • 招待講演
  • [学会発表] Amide-to-Alkene Isosteric Switch Strategy: Peptidomimetic Synthesis and Their Application to Study on Amyloid Fibril Formation2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Narumi
    • 学会等名
      Organic Chemistry Seminar in Penn Chemistry
    • 招待講演
  • [学会発表] Aggregation mechanism analysis of amyloid β fragment utilizing alkene-type peptide bond isosteres2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kodama, Tomoyuki Imai, Kohei Sato, Nobuyuki Mase, Tetsuo Narumi
    • 学会等名
      256th American Chemical Society (ACS) National Meeting & Exposition
  • [学会発表] ペプチド結合の等価置換に基づくアミロイド線維形成における 分子内/分子間水素結合の相互作用解析2018

    • 著者名/発表者名
      鳴海哲夫、児玉有輝、佐藤浩平、間瀬暢之
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会 第13回年会
  • [学会発表] ペプチド結合の等価置換:アミロイド線維形成における分子間/分子内水素結合の相互作用解析2018

    • 著者名/発表者名
      鳴海哲夫
    • 学会等名
      東京大学先端科学技術研究センター講演会
    • 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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