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2020 年度 実施状況報告書

抗菌環状ペプチドhypeptinの三次元構造および標的分子認識機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K05841
研究機関三重大学

研究代表者

増田 裕一  三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (90617755)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード環状ペプチド / 全合成 / 固相合成
研究実績の概要

抗生物質hypeptinは、環状デプシペプチド(エステル結合を含む環状ペプチド)骨格と4つのβヒドロキシアミノ酸(β位にヒドロキシ基を有するアミノ酸)を特徴としており、ペプチドグリカン前駆体(リピド中間体)を認識して結合し、細胞壁合成を阻害する。本研究では、hypeptinの特殊な環状構造およびアミノ酸残基が、三次元構造形成および標的分子認識においてどのような役割を果たしているかを、原子レベルで解明することを目的としている。
本研究では、hypeptinの類縁体合成を指向して、固相法を用いた全合成を目指している。2020年度は、hypeptinに含まれる2種類のβヒドロキシアスパラギン(β-OH-Asn)の立体選択的合成を行った。(±)-trans-epoxysuccinic acid を D-Arg とのジアステレオマー塩を形成させることにより光学分割した。得られた (2R,3R)-trans-epoxysuccinic acid に対するアンモニアの求核付加反応とそれに伴うエポキシドの開環によって、(2S,3R)-β-OH-Asp を合成した後、官能基の変換と保護を行い、(2S,3R)-β-OH-Asn誘導体を合成した。一方、cis-epoxysuccinic acid に対してアンモニアを求核付加させ、得られたthreo-β-OH-Asp のラセミ混合物をD-Lysとのジアステレオマー塩を形成させることにより光学分割した。その後、官能基の変換と保護によって、(2R,3R)-β-OH-Asn誘導体を合成した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

絶対立体配置が異なるβヒドロキシアスパラギンを作り分けることは容易ではなく、完成に時間を要した。また、2020年度は、新型コロナウイルス感染症の対策のため、大学院生の登校が制限されていた時期があり、研究活動を充分に行うことができなかった。

今後の研究の推進方策

2020年度にβヒドロキシアスパラギンの合成を完了したことにより、hypeptinに含まれる全てのアミノ酸を手に入れた。2019年度には、hypeptinのβヒドロキシ基がない単純化類縁体の合成を達成している。従って、これまでに準備したアミノ酸を、これまでに確立した固相法に適用することにより、全合成が達成される見込みである。その後、類縁体を合成して抗菌活性を調べるだけでなく、三次元構造を核磁気共鳴(NMR)により解析し、化学構造-三次元構造-抗菌活性の関係を系統的に評価する。特に、環状デプシペプチドのエステル結合をアミド結合に変換した類縁体、βヒドロキシアミノ酸の立体配置が異なる類縁体、βヒドロキシ基がない類縁体を優先的に合成し、三次元構造および抗菌活性への影響を調べることにより、これらの部分構造の役割を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

2020年度は、新型コロナウイルス感染症の対策のため、研究活動の縮小を余儀なくされ、消耗品の購入費用が予定より少なかった。また、学会発表が全てオンラインとなったため、本研究代表者および大学院生1名の旅費を使用しなかった。
2021年度は、これまでに合成したアミノ酸を用い、確立した固相法に導入することにより、hypeptinの全合成を達成する見込みである。その後、類縁体合成、三次元構造解析、抗菌活性の評価など、研究する内容が増えるため、大学院生を1名増員して、さらに研究を推進する予定である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Solid‐phase synthesis and bioactivity evaluation of cherimolacyclopeptide E2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Yuka、Inagaki Minoru、Masuda Yuichi
    • 雑誌名

      Journal of Peptide Science

      巻: e3308 ページ: e3308

    • DOI

      10.1002/psc.3308

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bioactive 3D structures of naturally occurring peptides and their application in drug design2021

    • 著者名/発表者名
      Masuda Yuichi
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 85 ページ: 24~32

    • DOI

      10.1093/bbb/zbaa008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design and synthesis of β-strand-fixed peptides inhibiting aggregation of amyloid β-protein2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Fumiya、Shibata Kana、Monobe Yoko、Akagi Ken-ichi、Masuda Yuichi
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry

      巻: 28 ページ: 115676~115676

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2020.115676

    • 査読あり
  • [学会発表] 膜透過性環状ペプチドの新規スクリーニング法の有用性の検証.2021

    • 著者名/発表者名
      〇井上 雄介,稲垣 穣,増田 裕一
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度大会
  • [学会発表] 蛍光共鳴エネルギー移動 (FRET)を用いたアミロイドβタンパクのプロトフィブリル形成の検出.2021

    • 著者名/発表者名
      〇杉山 恵里,稲垣 穣,増田 裕一
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度大会
  • [学会発表] 天然由来ペプチドの活性発現に係わる三次元構造の解明と応用.2021

    • 著者名/発表者名
      〇増田 裕一
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 天然由来ペプチドの活性発現に係わる三次元構造の解明と応用.2020

    • 著者名/発表者名
      〇増田 裕一
    • 学会等名
      日本農芸化学会 中部支部 第188回 例会
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of screening method of cyclic peptides with high membrane permeability.2020

    • 著者名/発表者名
      〇Yusuke Inoue, Minoru Inagaki, Yuichi Masuda
    • 学会等名
      第57回ペプチド討論会
  • [学会発表] A new detection method of amyloid β-protein aggregation using forester resonance energy transfer.2020

    • 著者名/発表者名
      〇Eri Sugiyama, Minoru Inagaki, Yuichi Masuda
    • 学会等名
      第57回ペプチド討論会
  • [学会発表] バンレイシ科植物アテモヤの種子に含まれるアセトゲニン類の単離と構造解析.2020

    • 著者名/発表者名
      〇吉田 優香,稲垣 穣,島田 康人,増田 裕一
    • 学会等名
      日本農芸化学会 中部支部 第187回 例会
  • [学会発表] 蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)を用いたアミロイドβ凝集体の新規定量法の検討.2020

    • 著者名/発表者名
      〇杉山 恵里,稲垣 穣,増田 裕一
    • 学会等名
      日本農芸化学会 中部支部 第187回 例会
  • [学会発表] 膜透過性が高い環状ペプチドの探索法の開発.2020

    • 著者名/発表者名
      〇井上 雄介,稲垣 穣,増田 裕一
    • 学会等名
      日本農芸化学会 中部支部 第187回 例会
  • [図書] CSJ Current Review 36:生体分子反応を制御する(共著。13章を担当)2020

    • 著者名/発表者名
      増田裕一,土井隆行
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      化学同人
    • ISBN
      9784759813968
  • [備考] 創薬化学研究室の紹介ページ

    • URL

      https://www.cc.mie-u.ac.jp/~masuda/

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公開日: 2021-12-27  

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