[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

NCL用ペプチド合成を簡便化する「MEGAリンカー法」

ワシントン大学・Champak Chatterjeeらは、独自開発した固相担持ユニット「MEGAリンカー」を用いることで、Fmoc法で固相合成したペプチドをチオエステルへと変換できる手法を開発した。生成物はNative Chemical Ligation (NCL)によってフラグメントカップリング・大環状化へと繋げることが可能である。

“A Facile N-Mercaptoethoxyglycinamide (MEGA) Linker Approach to Peptide Thioesterification and Cyclization”
Shelton, P. M. M.; Weller, C. E.; Chatterjee, C.* J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 3946–3949. DOI: 10.1021/jacs.6b13271

問題題設定と解決した点

 巨大ペプチドを合成する際には、NCL法によるフラグメントカップリングが有効である。そのためにはC末端チオエステルの調製が必要となるが、その合成をFmoc固相合成法で行おうとすると、Fmoc除去に用いられるピペリジンがチオエステルを攻撃してしまい、上手く合成できない。

 この理由からペプチドチオエステル合成にはBoc固相合成法が活用されてきたが、リン酸化・グリコシル化されたペプチドには用いることができない、レジンからの切り離しに強い条件(HF)必要となるなど、制限も多い。
 この問題を著者らは、N-mercaptoethoxyglycinamide(MEGA)リンカーをデザインすることによって解決した。すなわち、Fmoc固相合成法でのチオエステル合成を可能にした報告と考えて差し支えないと思われる。

技術と手法の肝

 NCL法を用いて合成した2-(aminooxy)ethanethiol含有ペプチドが、温和な条件下、元のチオエステルに徐々に戻ることを発見したことから着想を得ている。これはN-to-Sアシル転位プロセスを経て進行していると考えられる(冒頭図)。

 MEGAリンカーのN-O結合は安定であり、隣接するカルボニルも求電子性が低いため、ピペリジンのFmoc脱保護条件にも安定に存在しうる。

主張の有効性検証

①MEGAリンカーを含むペプチド合成

 テトラペプチドの合成で一般性を評価している。C末端アミノ酸が何であろうと、レジンからの切り離し過程までは、単離収率が30~50%程度で進行する。

基質一般性の抜粋

 続くMESNaを用いるチオエステル化は、48~72hの長時間と50~70℃を要するが、弱酸性(pH 4-6)の温和な条件下で30~70%ほどの収率で進行する。エピ化しやすいCysと結合したMEGAペプチドでも、エピ化は起こらない。

 巨大なペプチドへも適用可能である。35残基のMEGAペプチドを22%収率で単離し、75%の収率でチオエステルへと変換できている。

②NCLへの適用

 テトラペプチド同士のカップリングで確認している。単離したMEGAペプチドをpH5付近でチオエステルに変換し(24~72 h)、そのままpH7.5でNCL条件にかけると(1 h)オクタペプチドが得られる。

 また、N末端無保護Cys含有のMEGAペプチドは容易に環化させることができる。CASHEW-MEGAペプチドを合成し(単離収率56%)、チオエステル化の条件に附すとと8時間以内に環化が進行する。別のCLASH-MEGAペプチドを用いた環化検討により、エピ化率は2%未満であることが分かっている。

 本方法論を用いてSunflower Trypsin Inhibitor-1 (STF-1)I10G変異体のワンポット合成を下記の通り行っている。

議論すべき点

  • N末端Cysが含まれるペプチドなら、ほとんど大環状化に適用可能。Cysは脱硫でAlaになるので、単純アミノ酸素子からなる環状ペプチドならほとんど全種類合成可能か。
  • チオエステルに変換する際、末端のアミノ酸の影響はややある。β-branchのValなどは立体の影響が大きく、チオエステル変換時には72時間かけても26%しか進行しない。
  • C末端がAspの場合、チオエステル合成条件にかけるとMEGAが分解してただのペプチドに戻ってしまう。どうやら分子内での無水物形成後に加水分解しているようである。
  • エピ化の抑制は課題。ヒスチジンで2%程度のエピ化率なら、バリンなら6~10%はエピ化するか。
  • 用いている配列には特に意味はないようで、語呂合わせして遊んでいるだけのようだ。TOCにはCASHEW配列を環化させている図とカシューナッツの絵が書いてある(笑)

冒頭論文TOC

次に読むべき論文は?

  • 類似コンセプトの競合研究、特に大高らのSEAlideペプチド[1]・SEAoxyペプチド[2]は比較して読む価値がある。

参考文献

  1. Tsuda, S.; Shigenaga, A.; Bando, K.; Otaka, A. Org. Lett. 2009, 11, 823. DOI: 10.1021/ol8028093
  2. Tsuda, S.; Mochizuki, M.; Sakamoto, K.; Denda, M.; Nishio, H.; Otaka, A.; Yoshiya, T. Org. Lett. 2016, 18, 5940. DOI: 10.1021/acs.orglett.6b03055

 

The following two tabs change content below.
cosine

cosine

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. ケムステイブニングミキサー2015を終えて
  2. Keith Fagnou Organic Chemistry S…
  3. 【書籍】化学探偵Mr.キュリー2
  4. 産業紙閲覧のすゝめ
  5. 2002年ノーベル化学賞『生体高分子の画期的分析手法の開発』
  6. カーボンナノベルト合成初成功の舞台裏 (1)
  7. 『ほるもん-植物ホルモン擬人化まとめ-』管理人にインタビュー!
  8. アルケンとニトリルを相互交換する

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. Actinophyllic Acidの全合成
  2. 第16回 結晶から結晶への化学変換 – Miguel Garcia-Garibay
  3. ウィリアム・キャンベル William C. Campbell
  4. 多置換ケトンエノラートを立体選択的につくる
  5. 文具に凝るといふことを化学者もしてみむとてするなり④:「ブギーボード」の巻
  6. 有機光触媒を用いたポリマー合成
  7. 今年の光学活性化合物シンポジウム
  8. 武田、フリードライヒ失調症薬をスイス社と開発
  9. 福井鉄道と大研化学工業、11月に電池使い車両運行実験
  10. 製薬業界における複雑な医薬品候補の合成の設計について: Nature Rev. Chem. 2017-2/3月号

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

カーボンナノベルト合成初成功の舞台裏 (1)

今年もあともう少しですね。私は中国の大学院で研究を行っている日本人です。このChem-Sta…

有機合成化学の豆知識botを作ってみた

皆さんこんにちは。めっきり実験から退き、教育係+マネジメント係になってしまったcosineです。…

デニス・ドーハティ Dennis A. Dougherty

デニス・A・ドーハティ(Dennis A. Dougherty、1952年12月4日-)は、米国の物…

ベンゼンの直接アルキル化

ベンゼンにアルキル基を導入したいとき、皆さんはどのような手法を用いますか? (さらに&hel…

アメリカ大学院留学:TAの仕事

私がこれまでの留学生活で経験した一番の挫折は、ティーチングアシスタント(TA)です。慣れない英語で大…

2017年の注目分子はどれ?

今年も残りあとわずかとなり、毎年おなじみのアメリカ化学会(ACS)によるMolecules of t…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP