2016 Fiscal Year Research-status Report
真に実用的なペプチド・タンパク質機能制御を可能とする刺激応答型アミノ酸の開発
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15K07858
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
重永 章 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学系), 講師 (10423394)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 刺激応答 / トリメチルロック / ペプチド結合切断 / ラクトン化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では真に実用的なペプチド・タンパク質機能制御系の構築を目的とし、高速アミド結合切断反応を開発したのち、刺激応答型アミノ酸への展開を目指す。刺激応答型アミノ酸とは、外部からの刺激によりペプチド主鎖アミド結合の切断を誘起する人工アミノ酸と定義する。
生命科学分野において、細胞外から細胞内現象を制御する方法が求められている。申請者はこれまで、刺激応答型アミノ酸を基盤とした細胞内でのペプチド機能制御系の構築を行ってきた。この結果、リアルタイムでの機能制御を可能とするには、アミド結合切断反応を加速する必要があることが明らかとなった。そこで本研究では、まず高速アミド結合切断反応を開発したのち、これを基盤とした刺激応答型アミノ酸の設計・合成に挑戦することとした。
本研究は下記順に従って進める計画を立案した。１．アミド結合切断反応の追跡を容易とする系の構築、２．高速アミド結合切断ユニットの開発、３．アミノ酸誘導体の合成、４．ペプチド機能制御への展開、５．タンパク質機能制御への展開。
申請者は昨年度、蛍光を指標としてアミド結合切断反応を簡便にモニタリングする方法を確立するとともに、本反応が一次反応であり反応速度を基質の半減期で比較できることを明らかにした。続いて反応速度の向上を目指し、立体障害の大きいtert-ブチル基を導入した誘導体の合成に挑戦したものの、その合成が困難であった。そこで今年度は昨年度に引き続き、上記２について検討した。詳細は「現在の達成度」の項に示す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度は、蛍光を指標としてアミド結合切断反応を簡便にモニタリングする方法を確立するとともに、本反応が一次反応であり反応速度を基質の半減期で比較できることを明らかにした。続いて反応速度の向上を目指し、立体障害の大きいtert-ブチル基を導入した誘導体の合成に挑戦したものの、その合成が困難であった。
そこで今年度は、まずtert-ブチル基の代わりに他の立体的に嵩高い置換基を導入した誘導体の合成を行った。この結果、目的化合物は合成できたものの、そのアミド結合切断反応速度は元の化合物と同等であることが明らかとなった。すなわち、立体障害による反応加速は困難であることが実験的に明らかとなった。そこで別のアプローチとして、水酸基をアミノ基に置換することにより求核性を上げ、アミド結合切断速度を向上させることを試みた。まず、水酸基の代わりに一級アミノ基を導入した誘導体の合成に取り組んだ。しかし不可避な副反応が起こり、目的物を得ることができなかった。そこで代わりに、二級アミンを導入した誘導体を合成し、そのアミド結合切断反応を測定した。この結果、予測に反し、反応速度の向上は見られなかった。この原因として、アミノ基を二級にしたことで立体障害が発生したことが考えられた。そこで現在、求核性があり、かつ立体障害の小さい官能基を導入した誘導体の合成について検討しているところである。
以上に述べた通り、当初開発を計画していた各種誘導体の問題点を実験的に明らかにすることができ、さらにその解決のための方向性を見出すことができたことから、本研究はおおむね順調に進行していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
「現在までの進捗状況」の項にて記載した通り、誘導体設計の際の課題が明確となった。そこで今後は、水酸基を立体的に小さくまた求核性の高い官能基へ置換した誘導体の合成を行う。さらのその結果を踏まえ、高速アミド結合切断ユニットを見出す計画である。
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| Causes of Carryover |
既存の器具や試薬を使用することができ、消耗品が抑制されたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
翌年度分と合わせ、各種試薬や機器を購入するための費用に充てる計画である。
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[Journal Article] Labelling of endogenous target protein via N-S acyl transfer-mediated activation of N-sulfanylethylanilide2016
Author(s)
Denda, M.; Morisaki, T.; Kohiki, T.; Yamamoto, J.; Sato, K.; Sagawa, I.; Inokuma, T.; Sato, Y.; Yamauchi, A.; Shigenaga, A.*; Otaka, A.*
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Journal Title
Org. Biomol. Chem.
Volume: 14
Pages: 6244-6251
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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