[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

ヒスチジン近傍選択的なタンパク質主鎖修飾法

[スポンサーリンク]

ライス大学・Zachary T. Ballらは、Cu(II)を利用したアリール/アルケニルボロン酸との酸化的カップリングによって、中性条件下・室温という穏和な条件下でのポリペプチド主鎖N-H結合の修飾に成功した。この反応はヒスチジン残基近傍のアミドN-H結合選択的に進行し、タンパク質に対しても位置選択的な修飾を行うことができる。

“Histidine-Directed Arylation/Alkenylation of backbone N-H Bonds Mediated by Copper(II)”

Ohata, J.; Minus, M. B.; Abernathy, M. B.; Ball, Z. T.* J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 7472. DOI: 10.1021/jacs.6b03390

問題設定と解決した点

 ポリペプチドN-アルキル誘導体の作成は困難な課題である。従来は非天然アミノ酸担持tRNAを利用する方法[1]や固相合成法[2]などで合成されてきたが、反応の遅さなどが問題でそもそも合成できない場合もある。ポリペプチド主鎖に反応を行い直接誘導体化する手法はほとんど報告例がない。タンパク質修飾反応のほとんどはペプチド側鎖を標的としている。

 本論文で報告される条件は冒頭図の様に、ヒスチジン(His)残基近傍のポリペプチド主鎖に対して修飾を施せることが最大の特徴となる。水素結合に関わるN-H結合を修飾することで、タンパク構造に与える影響が大きくなる。ゆえに通常のペプチドとは異なるフォールディング・安定性・機能を持つ新規ペプチドライブラリ構築に繋げうる。また、タンパク活性部位に存在するHis近傍を修飾すれば活性部位が潰れ、機能の変化を観察することも期待できる。

技術と手法の肝

Chan-Lam-Evansカップリング条件下にてボロン酸をアミドN-H結合に対して反応させる例に着目し、これを水中・中性条件下、ポリペプチド鎖に対しても適用可能な条件に改良している。反応はHisのN末方向に隣接するアミドN-H結合を標的として進行する。この選択性はATCUN(amino-terminal Cu and Ni-binding) モチーフ[3]に類する中間体からの還元的脱離に由来すると考察されている。

主張の有効性検証

tyrotropin-releasing hormone (TRH, Glp-His-Pro-NH2)を基質に条件検討。銅(II)非存在下では反応は進行しない。ピログルタミン酸(Glp)が反応箇所であることは精製後生成物のNOESY・COSY・MS/MS測定にて決定。ボロン酸はアリールボロン酸、アルケニルボロン酸を広く活用可能。

本条件はタンパク質に対しても適用可能であり、リゾチーム(一次配列にHisは1つだけ含まれる)に対しては有機トリフルオロボレートを用いることで一修飾体を得ることが可能。ケミカルバイオロジー研究に有用なアジド、アルキン、デスチオビオチンなどを導入できる。

議論すべき点

  • 基質に対してボロン酸試薬は過剰量必要になる(ペプチドの場合は5~10当量、リゾチームの場合は50当量)。それでも反応に時間がかかる(overnight)。
  • 標的アミノ酸の種類に反応性は大きく依存しているように見える。とくに反応点が内部にある場合は遅そう。複数のヒスチジンに対し選択性を出せる可能性と捉えることもできそう。

  • ヒスチジンはタンパク質の活性部位にあることも多く、タンパク機能を保持しつつ化学修飾を行う手法として見ると、適用しにくいケースも少なからずあるように思われる。

次に読むべき論文は?

  • おそらく本反応の開発過程で見いだされたであろう、銅(II)+ボロン酸を利用したペプチド鎖N末端修飾反応の続報[4]
  • タンパク質の位置選択的修飾を目指している研究例[5]

参考文献

  1. Liu, C. C.; Schultz, P. G. Annu. Rev. Biochem. 2010, 79, 413. doi: 10.1146/annurev.biochem.052308.105824
  2. Chatterjee, J.; Laufer, B.; Kessler, H. Nat. Protoc. 2012, 7, 432. doi:10.1038/nprot.2011.450
  3. Harford, K.; Sarkar, B. Acc. Chem. Res. 1997, 30, 123. DOI: 10.1021/ar9501535
  4. Ball, Z. T. et al. Chem. Commun. 2017, 53, 1622. DOI: 10.1039/C6CC09955F
  5. (a) Davis, B. G. et al. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 8678. DOI: 10.1021/jacs.6b04043 (b) Pentelute, B. L. et al. Nat. Chem. 2016, 8, 120. doi:10.1038/nchem.2413

関連記事

cosine

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. 香料:香りの化学3
  2. 実験教育に最適!:鈴木ー宮浦クロスカップリング反応体験キット
  3. 天然にある中間体から多様な医薬候補を創り出す
  4. 最近の金事情
  5. チオール架橋法による位置選択的三環性ペプチド合成
  6. 究極のエネルギーキャリアきたる?!
  7. カゴ型シルセスキオキサン「ヤヌスキューブ」の合成と構造決定
  8. 前人未踏の超分子構造体を「数学のチカラ」で見つけ出す

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. タクミナ「スムーズフローポンプQ」の無料モニターキャンペーン
  2. 世界の化学企業いくつ知っていますか?
  3. 抗結核薬R207910の不斉合成
  4. 春の褒章2010-林民生教授紫綬褒章
  5. タウリン捕まえた!カゴの中の鳥にパイ電子雲がタッチ
  6. 耐熱性生分解プラスチック開発 150度でも耐用 阪大
  7. 産業紙閲覧のすゝめ
  8. “関節技”でグリコシル化を極める!
  9. NHCが触媒する不斉ヒドロフッ素化
  10. 研究倫理を問う入試問題?

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

海外機関に訪問し、英語講演にチャレンジ!~③ いざ、機関訪問!~

海外学会のついでに近郊機関に訪問し、ディスカッションと英語講演にトライしてみよう!シリーズ記事です。…

サントリー生命科学研究者支援プログラム SunRiSE

サントリー生命科学財団は1月31日、生命科学分野の若手研究者に1人当たり研究費1千万円を5年間、計5…

コロナウイルスが免疫システムから逃れる方法(2)

前回の記事では、コロナウイルスの基礎知識とコロナウイルスが持つRNA分解酵素(EndoU)について述…

第79回―「高分子材料と流体の理論モデリング」Anna Balazs教授

第79回の海外化学者インタビューは、アンナ・バラズ教授です。ピッツバーグ大学 化学・石油工学科に在籍…

コロナウイルスが免疫システムから逃れる方法(1)

新型コロナウイルスによる感染症が、世界中で猛威を振るっています。この記事を書いている私も、大学の閉鎖…

換気しても、室内の化学物質は出ていかないらしい。だからといって、健康被害はまた別の話!

Human health is affected by indoor air quality. On…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP