公募研究
生体反応系において、硫黄やセレンなど高周期典型元素を含む感応性化学種が重要な役割を果たしていることは広く知られている。しかし、それらの中には人工系では極度に不安定であるものが多く、中には化学種の存在自体が確認されていないものもある。生化学の分野で仮説として提案されてきた反応機構を実験的に検証し、より化学的根拠に基づいた機構を確立するためには、感応性中間体を生体内と同様に安定化できる人工モデル系の構築が必要とされている。そこで本研究では、従来合成困難であった生体反応感応性中間体を安定化するために、酵素の活性部位の構造的特性を採り入れたナノサイズの分子空孔を開発し、安定に合成したモデル化合物を活用することで、生体反応の想定機構を化学的に検証することを目的とした。今年度、剛直なフェニレンデンドリマー骨格に基づく直径約2 nmの分子キャビティを活用し、内部にシステインユニットを導入したモデル化合物を開発した。この新規なシステインモデルを活用することで、システインスルフェン酸の合成について検討した。システインスルフェン酸は、システインチオールが酸化される際に生成する感応性化学種であり、生体内ではレドックス制御や信号伝達において中心的な役割を果たしている。しかし、これまでにシステイン由来のスルフェン酸については構造の明確な化合物の合成例はなく、生化学の分野では捕捉剤を用いた実験による間接的な情報をもとに議論が行われているのが現状である。空孔内部に固定されたシステインチオールを、塩基性条件下、過酸化水素で直接酸化することにより、システインスルフェン酸の合成・単離に初めて成功した。その構造は、各種スペクトルおよびＸ線結晶構造解析により決定した。得られたシステインスルフェン酸を活用して、生化学的に重要なチオールとの反応など、さまざまな反応剤に対する反応性ついて化学的検証を行った。
2: おおむね順調に進展している
ナノサイズ分子空孔に基づく新規なシステインモデルを開発し、それを活用することで、生化学分野においてきわめて重要な中間体でありながら従来合成例のなかったシステインスルフェン酸の合成・単離に成功した。また、その結晶構造解析に成功するとともに、提唱されてきた反応性の化学的検証を行っており、順調な進捗状況といえる。
前年度に得られた知見に基づき、分子空孔モデルの応用範囲を拡充する。前年度合成したモデル化合物は、C末端システインモデルであったが、内部システインモデルを開発し、活性官能基周辺の環境がその性質に及ぼす影響を調査する。さらに、セレノシステイン由来の感応性中間体のモデル研究へ展開する。
すべて 2016 2015
すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)
Journal of the American Chemical Society
巻: 137 ページ: 10870-10873
10.1021/jacs.5b04104
Molecules
巻: 20 ページ: 21415-21420
10.3390/molecules201219773
