| 研究課題/領域番号 |
26350966
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| 研究機関 | 独立行政法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
石渡 明弘 独立行政法人理化学研究所, 伊藤細胞制御化学研究室, 専任研究員 (70342748)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | グリコシル化 / 立体選択的合成 / 複合糖質 / オリゴ糖 / 結核菌細胞壁 / 収斂的合成 |
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| 研究実績の概要 |
多剤耐性および高度多剤耐性結核菌 (MDR-, EDR-TB) などに共通な、結核菌の細胞壁成分である複合糖質の化学的研究を総合的に行いたく思い、本課題では、未踏領域である巨大な細胞壁成分複合糖質の合成研究をすすめている。当初、初年度計画していた内容は、部分構造の多様なフラグメントの構築検討をおこなう予定であったが、まず、鍵となるグリコシル化の検討、およびアラビナンフラグメントを調整した。
結核菌骨格成分アラビナン、ガラクタンは、フラノースのみから成る細胞壁糖鎖成分で、ほ乳類とは大きく異なる構造である。５員環フラノースが連なったアラビノガラクタンの合成には、従来の６員環ピラノース中心の糖鎖合成法が単に適用できるとも限らない。糖鎖合成の鍵反応であるグリコシル化の中で立体選択的合成が困難な 1,2-cis 結合の構築に有効な分子内アグリコン転移反応に関し、より一般性を高めるための検討として、最も複雑な構造の一つである植物由来の細胞外マトリックス成分等のヒドロキシプロリンリッチ糖タンパク質構造に含まれる連続する 1,2-cis アラビノフラノシドの構築への応用を試みた。その結果、この両親媒性糖タンパク質の親水性モチーフのオリゴアラビノフラノシル化された繰り返しペンタペプチド構造の構築を達成し、詳細な構造解析をおこなうことができた。合わせて分子内アグリコン転移反応を利用したフラグメント縮合についても知見を得ることができ、本手法を次年度結核菌細胞壁フラグメント間の接続などに利用していく計画である。さらに化学酵素反応による複合糖質の合成において取り扱いの困難な複合糖質の質量分析による解析を行った。また、調整した結核菌アラビナンフラグメントを酵素反応の解析の基質として用い、分解物の質量分析による解析をおこなっているところである。
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| 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
結核菌の細胞壁成分である複合糖質の化学的研究における中心として合成研究をすすめている。当初、初年度計画していた内容は、部分構造の多様なフラグメントの構築検討をおこなう予定であったが、その中で本年度は、鍵となるグリコシル化の検討、およびアラビナンフラグメントを調整したのみであり、やや遅れていると感じている。糖鎖合成の鍵反応であるグリコシル化の中で、立体選択的合成が困難で重要な1,2-cis結合の構築に用いる分子内アグリコン転移反応をより強力かつ一般的な手法として確立するために、植物由来糖タンパク質構造などに含まれる連続する1,2-cisアラビノフラノシドの構築やフラグメント縮合に応用可能であることについても知見を得ることができた。しかしながら、合成の完了した分岐アラビナンフラグメントを用い酵素反応の解析にも本年度の間に取り組むことができ、次年度以降の計画を始めることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度も引き続き、結核菌類の骨格構造複合糖質の化学合成研究の一貫として、以下の1)推定アラビナン構造、アラビナン接続ガラクタン構造、リンカー部結合ペプチドグリカンフラグメント構造、マンノースキャッピング構造の各種フラグメント・モチーフの構築検討をおこなう。その際、本年度得られた分子内アグリコン転移反応に関するフラグメント縮合に等の知見を応用し最大構造アラビナンの構築および構造解析に挑む。直鎖ガラクタンの収斂的合成による立体選択的構築検討を行う。各成分のカップリング検討として、アラビノガラクタン構造、リポアラビノマンナン構造に見られるマンノースキャッピングされたアラビナン構造の構築検討を行う。その際、分子内アグリコン転移反応を用いたフラグメント縮合反応により導入することも計画している。その他フラグメントを含めた天然複合糖質の合成を主軸に研究をすすめる。同時に、3)フラグメントおよびカップリング生成物の脱保護体の調製、合成研究の進み具合、また部分構造調製の進展具合によっては、期間内に4)ラベルフリーの ESI-MS Assay による基質の評価への展開、5)合成基質による新規細胞壁分解酵素の探索研究への展開を画策している。フラグメント自体のサイズが大きく、構造解析に時間が掛かってしまっている現状である。種々のフラグメントの合成を平行しておこなっていく上では、高磁場NMR、高分解能質量分析等を利用し構造解析を容易にする必要があると考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度は、各種フラグメントの合成をすすめ、フラグメント間のカップリング等へ展開していく計画であったが、現在のところ、それらの基盤となる立体選択的グリコシル化の検討およびその適用範囲の拡大を指向した応用研究やその生成物の構造解析などをすすめ、カップリングの際に応用可能な成果は得ている状況である。また、フラグメントのみでも巨大な分子の構造解析なども含めデスクワークに予想以上に時間を要した。また、研究の進展に合わせ成果発表の機会を次年度以降に計画を変更せざるをえなかったため次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
初年度は予定していた研究の進展が遅れてしまったために、初年度使用予定であった各種フラグメント合成用に必要な試薬、溶媒、硝子器具を購入できておらず、その購入費は次年度に合わせて使用する予定である。次年度の消耗品費は、進行度合いに応じ、予定している合成用試薬の補充分、各種カップリング用試薬、HPLC 用のカラムの購入などに使用する。巨大フラグメントの分析費用としても、予期せぬ値上げ分も考慮し次年度に使用予定である。初年度の研究成果の一部について次年度学会発表をおこなう予定であり、その国内海外出張費用旅費等としても使用する予定である。また、次年度の研究成果が出た場合の成果報告のため学会出張費に次年度旅費を使用する予定である。
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