[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

リガンド結合部位近傍のリジン側鎖をアジド基に置換する

フローニンゲン大学・Martin D. Witteらは、ビオチンとアジド導入剤を組み合わせた試薬「DtBio」を開発し、アビジンに対し水中でタンパク質選択的・位置選択的なリジンアミノ基側鎖のアジドへの変換を達成した。

“Targeted Diazotransfer Reagents Enable Selective Modification of Proteins with Azides”
Lohse, J.; Swier, L. J. Y. M.; Oudshoorn, R. C.; Médard, G.; Kuster, B.; Slotboom, D.-J.; Witte, M. D. Bioconjugate Chem. 201728, 913.  DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.7b00110 (冒頭画像は本論文TOCより引用)

問題設定と解決した点

 アジド基は生体直交的な反応に関与し、タンパク質修飾にも用いられる有用な官能基である。 アジド基の導入法としては、停止コドンにアジド含有非天然アミノ酸を対応させる方法が知られているが、煩雑な遺伝子操作を必要とする点が問題となる[1]。

 Witteらは天然型タンパク質に対し、リジン側鎖アミノ基→アジド基への直接的な変換を行い、遺伝子操作なしでアジド基を基質及び位置選択的にタンパク質に導入する方法を開発した。

技術と技術のキモ

 基質及び位置特異性を出すために、強力なビオチンーアビジン相互作用を利用している。リガンド配向型化学[2]の応用例の一つと数えられる。

冒頭論文より引用

 van Hestらにより以前開発されたアジド化試薬Dtを活用している[3]。van Hestらの報告では、リジンの表面露出数が多いために残基間の選択性が出せていなかった。タンパク質混合物に対しての反応も、当然ながら無差別に起こってしまう。これをビオチンと繋げて解決した形になる。

主張の有効性検証

 アビジン、ストレプトアビジン、細胞表面に存在するビオチン結合タンパク(BioY)に選択的なアジド基への変換反応を行い、変換位置もビオチン認識部位の近くのみに限定することに成功した。下記の手法でそれを実証している。

①基質選択性の実証

ストレプトアビジン(Strp)とオボアルブミン(OVA)を混合し、それに対して反応を行った(DtBioでアジド化したのちクリック反応で蛍光物質を結合させて検出を行っている)。すると、DtBio試薬はストレプトアビジン選択的に反応していることが分かった(lane 1)。反応前に加熱し変性させる(lane 3)、もしくはビオチンと競合させる(lane 4, 5)と反応が進まないことから、ビオチン―アビジン相互作用が重要なことが分かる。

冒頭論文より引用

また、大腸菌の溶解物(タンパク質混合物)に対してもストレプトアビジン選択的に反応することがわかった。

②位置選択性の確認

DtBioとストレプトアビジンの結合様式から、アジド化部位(Dt)とLys121が近接する。そこで反応後のストレプトアビジンをトリプシン消化後、LC-MS/MSで解析したところ、Lys121にのみ反応が進行しており、他のリジン及びN末端のアミンは変換されていないこと、すなわち、反応は位置選択的に起こっていることが分かった。

③細胞表面タンパクへの反応

細胞表面に対しても標識反応をかけられることを示すべく、ビオチン結合性タンパクBioYを標的とした反応を行った。BioYは適切な位置にリジンを含まないため、遺伝子操作でN79K体へと変異させたものを細胞表面に発現させている。その結果、野生型BioYでは進行しない修飾反応が蛍光検出で観測された。

議論すべき点

  • ビオチンーアビジン相互作用は特別強いので調べやすいのだろうが、他のもっと弱いリガンド相互作用だとどうなるか。
  • 試薬のチューニングはどこまでできるか。今回リンカーの長さは検討されていない。BioYの実験では遺伝子操作でむしろ基質のほうを試薬に合わせている印象。他のタンパク質に対しても、リガンドとリンカー長の調節だけでどこまで対応できるか。

次に読むべき論文は?

  • リジンへの反応で位置選択性を出そうとしている例
  • リガンド配向型化学の総説[2]

参考文献

  1. Chin, J. W.; Santoro, S. W.; Martin, A. B.; King, D. S.; Wang, L.: Schultz, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 9026. DOI: 10.1021/ja027007w
  2. Tsukiji, S.; Hamachi, I. Curr. Opin. Chem. Biol. 2014, 21, 136. doi:10.1016/j.cbpa.2014.07.012
  3. van Dongen, S. F. M.; Teeuwen, R. L. M.; Nallani, M.; van Berkel, S. S.; Cornelissen, J. J. L. M.; Nolte, R. J. M.; van Hest, J. C. M. Bioconjugate Chem. 2009, 20, 20. DOI: 10.1021/bc8004304
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. 東大、京大入試の化学を調べてみた(有機編)
  2. 科学を伝える-サイエンスコミュニケーターのお仕事-梅村綾子さん
  3. Reaxys体験レポート反応検索編
  4. MOFはイオンのふるい~リチウム-硫黄電池への応用事例~
  5. 単結合を極める
  6. t-ブチルリチウムの発火事故で学生が死亡
  7. アザジラクチンの全合成
  8. 【速報】2012年ノーベル化学賞発表!!「Gタンパク質共役受容体…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 高脂血症薬がウイルス抑制/C型肝炎で厚労省研究班
  2. 東レ工場炎上2人重傷 名古屋
  3. 酸化反応条件で抗酸化物質を効率的につくる
  4. シロアリに強い基礎用断熱材が登場
  5. 呉羽化学に課徴金2億6000万円・価格カルテルで公取委
  6. ペンタシクロアナモキシ酸 pentacycloanamoxic acid
  7. 第六回 多孔質材料とナノサイエンス Mike Zaworotko教授
  8. スルホニルフルオリド
  9. 夏のお肌に。ファンデーションの化学
  10. “Wisconsin Process”について ~低コスト硝酸合成法の一幕~

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

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…

アルデヒドのC-Hクロスカップリングによるケトン合成

プリンストン大学・David W. C. MacMillanらは、可視光レドックス触媒、ニッケル触媒…

“かぼちゃ分子”内で分子内Diels–Alder反応

環状水溶性ホスト分子であるククルビットウリルを用いて生体内酵素Diels–Alderaseの活性を模…

トーマス・レクタ Thomas Lectka

トーマス・レクタ (Thomas Lectka、19xx年xx月x日(デトロイト生)-)は、米国の有…

有機合成化学協会誌2017年12月号:四ヨウ化チタン・高機能金属ナノクラスター・ジシリルベンゼン・超分子タンパク質・マンノペプチマイシンアグリコン

2017年も残すところあとわずかですね。みなさまにとって2017年はどのような年でしたでしょうか。…

イミデートラジカルを経由するアルコールのβ位選択的C-Hアミノ化反応

オハイオ州立大学・David A. Nagibらは、脂肪族アルコールのラジカル関与型β位選択的C(s…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP