[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

フローシステムでペプチド合成を超高速化・自動化

[スポンサーリンク]

マサチューセッツ工科大学・Bradley L. Penteluteらは、ペプチド固相合成法とフロー合成法を組み合わせて、超高速・高収率でペプチドを自動合成できるシステムを開発した。1工程(アミノ酸活性化・縮合・脱保護・洗浄まで)あたりおよそ40秒で完了する。

“A fully automated flow-based approach for accelerated peptide synthesis”
Mijalis, A. J.; Thomas, D. A. III; Simon, M. D.; Adamo, A.; Beaumont, R.; Jensen, K. F.; Pentelute, B. L.* Nat. Chem. Biol. 2017, 13, 464–466. doi:10.1038/nchembio.2318

問題設定と解決した点

 ペプチドの固相合成法は高収率でペプチドを合成でき、精製も簡便であるが、伸長反応の工程に何時間もかかってしまう。固相合成のフロー系への応用は20年ほど前から取り組まれていたが、

  • 流路内で反応溶液を再循環させる必要がある
  • 反応にある程度時間を要するため、活性化されたアミノ酸がエピ化・分解してしまう
  • 高圧に耐えるレジンが必要

などの問題があった。

 著者らはこれらの問題の解決に取り組んでいたが[1]、温度・活性化時間・検出の十分なコントロールができず、マニュアル合成では1ステップ5分程度かかっていた。今回のシステムではこれを完全自動化し、1ステップ1分以内の反応を達成している。

技術や手法の肝

 フロー合成装置を使ったFmoc固相合成法の完全自動化により自在な温度調節が可能になった。縮合過程を90℃にまで昇温することで、反応時間のさらなる短縮を達成している。

装置が実際に動く様子はこちらの動画をご覧頂きたい。
 レジン反応直後のフローUV吸収(302 nm:Fmoc基の吸収)を常にモニターすることで、①反応剤・アミノ酸除去完了の確認 ②Fmoc脱保護完了の確認ができ、タイムラグ無しに次の反応に移ることができる。またFmoc基のUVピーク面積から、おおよそのカップリング収率も求めることができる。

最初の大きな山がFmocアミノ酸原料。後の小さな山が脱保護されたFmoc由来の廃棄物。吸収がなくなることで完了点が判断できる(論文より引用)

主張の有効性検証

 本法の利点は ①速い ②全自動 の2つに尽きる。しかも従来と同程度の収率でペプチドを得られる。バッチ合成と比しての優位性や速度メリットを実証すべく、いくつかのペプチド合成に応用している。

 たとえばGHRH(29残基)は40分で58%収率。バッチ合成(30時間)では 60%収率。インスリンβチェーン(30残基)は20分で53%収率。バッチ合成(30時間)では45%収率。


GHRHの合成品のHPLCチャート(上:自動フロー合成、下:バッチ合成)。フロー合成のほうが純度が良い。(論文より引用)

議論すべき点

  • 残基によってはエピ化が進行してしまう。たとえばエピ化しやすいシステインを含むトリペプチドを合成するとシステイン残基が3%エピ化する。もっとも、バッチで90秒活性化すると16.7%エピ化するので、時間短縮の効果は出ているようである。
  • レジンの量を減らすことにより、通常の固相合成法では反応が進行しにくい基質でも良好に伸長を行うことができる。
  • 大量の試薬・溶媒と高温を要するため、非常にコストがかかる。希少なアミノ酸を導入する場合は高濃度にして溶媒を減らすことで当量を抑えられるが、それでも6当量のアミノ酸が必要である。
  • 上記理由により、現状では大量合成は厳しい。とはいえ研究試薬用、生物活性確認用のスケール程度のペプチド合成には、非常に有用と考えられる。

参考文献

  1. Pentelute, B. L. et al. ChemBioChem 2014, 15, 713. DOI: 10.1002/cbic.201300796
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. 研究者・技術系ベンチャー向けアクセラレーションプログラムR…
  2. ニンニクの主要成分を人工的につくる
  3. 最長のヘリセンをつくった
  4. 不安定な合成中間体がみえる?
  5. 人工DNAから医薬をつくる!
  6. 有機合成化学協会誌2017年5月号 特集:キラリティ研究の最前線…
  7. 元素紀行
  8. 学生実験・いまむかし

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. Stephacidin Bの全合成と触媒的ヒドロアミノアルキル化反応
  2. ブラッド・ペンテルート Bradley L. Pentelute
  3. 2005年9-10月分の気になる化学関連ニュース投票結果
  4. 【2分クッキング】シキミ酸エスプレッソ
  5. 特許にまつわる初歩的なあれこれ その2
  6. 多核テルビウムクラスターにおけるエネルギー移動機構の解明
  7. 【書籍】イシューからはじめよ~知的生産のシンプルな本質~
  8. 第97回日本化学会春季年会 付設展示会ケムステキャンペーン Part II
  9. バートン反応 Barton Reaction
  10. 統合失調症治療の新しいターゲット分子候補−HDAC2

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

第39回「発光ナノ粒子を用いる生物イメージング」Frank van Veggel教授

第39回の海外化学者インタビューは、フランク・ファン・ヴェッゲル教授です。カナダのブリティッシュ・コ…

ロータリーエバポレーターの回転方向で分子の右巻き、左巻きを制御! ―生命のホモキラリティーの起源に踏み込む―

第236回のスポットライトリサーチは、東京大学生産技術研究所 石井研究室で博士研究員をされていた、服…

「あの人は仕事ができる」と評判の人がしている3つのこと

仕事を辞めて、転職をしたいと思う動機の一つとして、「今の会社で評価されていない」という理由がある。し…

光で2-AGの量を制御する

ケージド化合物を用いた2-AG量の操作法が初めて開発された。2-AG量を時空間的に操作することができ…

葉緑素だけが集積したナノシート

第235回のスポットライトリサーチは、立命館大学 民秋研究室で博士研究員をされていた、庄司 淳(しょ…

第38回「分子組織化の多様な側面を理解する」Neil Champness教授

長らく更新が止まっていましたが、海外化学者インタビュー再開しました。Nature Chemistry…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP