研究課題/領域番号 |
26810062
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研究機関 | 東邦大学 |
研究代表者 |
佐々木 要 東邦大学, 理学部, 講師 (10611783)
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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 | ペプチド合成 / チオカルボン酸 / グリーンケミストリー |
研究実績の概要 |
従来のペプチド合成は,ラセミ化を回避するためN-末端方向への逐次的1残基伸長を強いられているが,C-末端方向に合成できれば,経済的にもプロセスの煩雑さを考えても,メリットが大きい.そこで研究課題では,無保護のアミノ酸から1工程で合成可能であり,かつ,それ自体でアミノ基が保護されカルボン酸が活性化されている構造を有するアミノ酸モノマーを求電子剤に,C-末端チオカルボン酸を求核剤に用いた新たなペプチド結合形成反応を立案し,検討を行っている.現在までに,本研究課題の最も基礎となるコンセプトが機能することを明らかにした.すなわち,アミノ酸モノマーはC-末端チオカルボン酸と反応したのち,自発的な脱保護を経てペプチド結合を形成し,次のペプチド伸長の足掛かりとなるチオカルボン酸が復元することを見出した.今後の課題としては,本反応が求電子剤であるアミノ酸モノマーと求核剤であるチオカルボン酸,双方の基質の嵩高さに敏感な反応であることが挙げられる.反応を高効率で完結させるためにはどちらかを過剰に用いることが望ましいが,特にアミノ酸モノマーを過剰に用いた場合には,申請時にも課題として想定した望まないオリゴマー化が危惧される.今後,オリゴマー回避には,申請時に立案した2つの手法のうちの1つ,固相合成を用いたエントロピー支配による制御を試みる.また,本研究の基本コンセプトを実証するために,液相合成でのホモオリゴマー化や,ランダムライブラリー合成を試み,N-末端に反応開始剤としての求核剤由来の構造があること,また,C-末端にはチオカルボン酸が残ること,ペプチド結合形成時にラセミ化がないことなどを明らかにする.
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
後述のように,本申請課題の基本コンセプトは機能していることが確認された.また,想定通りの課題が生じたが,申請段階に提案していた2つの戦略のうち一方を採用することで,申請期間内に課題が解消できると予想できる. アミノ酸モノマーとして,無保護のアミノ酸から1工程で合成可能であり,それ自体でアミノ基が保護されカルボン酸が活性化されている構造を活用したペプチド合成を検討している.これまでの検討で,本申請課題の基本的なコンセプトは機能することを明らかにしている.すなわち,アミノ酸モノマーに対するチオカルボン酸の付加,脱離を経て,ペプチドがC-末端方向に1残基伸長され,さらに自発的なアミノ基の脱保護と,次のペプチド伸長の足掛かりとなるチオカルボン酸の復元が可能であった.しかし,本反応はアミノ酸モノマーやチオカルボン酸の嵩高さに極めて敏感であることが明らかとなった.また,申請段階から危惧されていたオリゴマー化も見られた.そこで,溶媒の種類や添加する塩基の影響を詳細に検討したが,反応効率の向上は見られなかった.オリゴマー化の回避については,申請段階に,(1)マイクロフロー系を活用し,不安定活性種の寿命内で反応を完結させる計画と(2)固相合成法を活用し,エントロピー制御により分子間反応を抑制する計画の2案を立案していたが,(1)マイクロフロー系を利用しても解決できない課題が露見していると考察し,液相反応での検討を中断し,固相合成法を活用したペプチド合成へと展開することとした.固相に担持されたC-末端チオカルボン酸のモデルとして,固相にモノチオグルタル酸を担持させ,アミノ酸モノマーによるペプチド伸長を検討することとした.そのために独自に開発したチオカルボン酸前駆体を用い,グルタル酸モノチオエステルを合成した.
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今後の研究の推進方策 |
アミノ酸モノマーとチオカルボン酸によるペプチド伸長反応の反応速度は,求核剤と求電子剤の嵩高さの影響を強く受けることが明らかとなった.反応速度を補うためにアミノ酸モノマーの等量を増やす方策が考えられるが,その場合にはオリゴマー化が顕著になる.そこで,固相合成へと展開し,アミノ酸モノマーの等量を増やすことで求核反応を完結させる.また,オリゴマー化の回避については,反応溶媒の液性を適切に制御することで,アミノ基の自発的脱保護反応のタイミングを適切に計ることで,回避する計画である.これまでにC-末端チオカルボン酸のモデル基質として合成したグルタル酸モノチオエステルをRinkアミド樹脂に導入した後,チオカルボン酸へと誘導する.その導入効率を決定後,過剰のアミノ酸モノマーによりチオカルボン酸のアシル化を完結させた後,リン酸バッファー等の反応溶媒の液性を適切に制御することで,アミノ基の自発的脱保護を促すことで,次のペプチド伸長の足掛かりとなるチオカルボン酸を復元する.固相から切り出した後,ペプチド伸長の効率やラセミ化の有無を評価する. さらに液相では,新たにペプチドのホモオリゴマーやランダム配列オリゴマーライブラリーの構築を検討する.チオカルボン酸求核剤に対して,単一,あるいは種々のアミノ酸モノマーを大過剰に添加することで,N-末端に求核剤,C-末端にチオエステルを有するオリゴペプチドを得て,分散等を解析することで,本反応のコンセプトを機能していることを示す.
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次年度使用額が生じた理由 |
次年度の使用額は,今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である.特に,想定された課題の克服のためのAプランとして27年度に購入を予定していたマイクロフローリアクターは,検討の過程で本研究課題の遂行には効果が乏しいと判断されたことによる.
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次年度使用額の使用計画 |
28年度請求額と合わせ,28年度の研究遂行に使用する予定である.特に,想定していた課題克服のためのBプランとしていた固相合成への展開に係る消耗品費が28年度で大きくなる計画である.
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