2018 Fiscal Year Annual Research Report
核酸－リガンド－タンパク質三成分複合体形成能を有する中分子化合物群の創製
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17J00931
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
谷藤 涼 東京農工大学, 大学院工学府, 特別研究員(DC1)
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2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 化学-酵素ハイブリッド全合成 / サフラマイシン / ジョルナマイシン / DNAアルキル化リガンド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに申請者らは、生合成酵素を活用するアプローチで抗腫瘍性アルカロイドの迅速合成法を開発していた。本年度はこの合成法を展開し、新たに2系統の天然物について全合成を達成した。
生合成酵素を用いたテドラヒドロイソキノリン (THIQ) アルカロイド群の化学-酵素ハイブリッド全合成を実現するため、非天然型の基質アナログ群を設計・合成した。天然型基質のアミド結合を容易に切断可能な官能基 (エステル基またはアリルカルバメート基) へと置き換えた基質アナログ群を活用し、基質構造と酵素変換効率の相関に関する知見を蓄積した。生合成酵素SfmCを用いた酵素反応により、THIQアルカロイド群に共通する五環性母骨格を構築した。これを単離せずにシアノ化とN-メチル化を施し、シンプルな基質から適切に官能化された複雑な鍵中間体群の１日以内での構築に成功した。有機化学的手法により種々の官能基変換を施して天然物サフラマイシンA、ジョルナマイシンAとサフラマイシンY3の全合成を達成した。この成果はJournal of the American Chemical Societyにて速報として公表した。また、合成プロセスと中間体化合物群について国内特許、PCT国際特許を出願した。
さらに、本年度の目標としていた合成リガンドとDNAとの相互作用解析を検討した。天然から単離されたTHIQアルカロイドは五環性骨格の両端にキノンまたはヒドロキノン構造を有する。一方本研究で確立した合成法では、五環性骨格の両端がいずれもフェノールである非天然型類縁体の短段階合成が可能である。この新規リガンドのDNAアルキル化能を調査したところ、配列選択的にDNAをアルキル化することが明らかとなった。キノン構造を有する天然物との比較から、より広範な配列選択性を有することが示唆されている。
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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
本年度は合成リガンドとDNAとの相互作用の解析を1つの目標としていた。確立した化学-酵素ハイブリッド合成法を活用し、非天然型のリガンドを合成した。本リガンドが天然物よりも強力にDNAをアルキル化することを明らかにした。また、合成リガンドに対して大きさの異なる置換基を導入し、リガンド構造とDNAアルキル化能との相関を検討した。その結果、立体障害の大きい置換基や長鎖アルキル基を1位側鎖に導入すると、THIQアルカロイド類のDNAアルキル化能が阻害されることが分かった。本成果は国際学術誌へ速報論文として投稿した。
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| Strategy for Future Research Activity |
合成リガンドの構造とDNAアルキル化能との相関をより簡便に手早く評価できるシステムを構築する。THIQ骨格を有するリガンド群のDNAアルキル化能について構造活性相関を検証しながら、標的とするDNA配列を特異的にアルキル化するリガンド群を創出する。また、当初計画したようにタンパク質相互作用部位の導入を検討し、合成リガンド-核酸の共有結合複合体の標的となり得るタンパク質の同定に取り組む。
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