[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
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. 虫歯とフッ素のお話① ~どうして歯磨きにフッ素が使われるの??~…
  2. 誰でも使えるイオンクロマトグラフ 「Eco IC」新発売:メトロ…
  3. 立体規則性および配列を制御した新しい高分子合成法
  4. ホウ素-ジカルボニル錯体
  5. 生きた細胞内でケイ素と炭素がはじめて結合!
  6. 在宅となった化学者がすべきこと
  7. アズワンが第一回ケムステVプレミアレクチャーに協賛しました
  8. 名古屋市科学館で化学してみた

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. スルホニル保護基 Sulfonyl Protective Group
  2. 電子実験ノートもクラウドの時代? Accelrys Notebook
  3. スルホキシドの立体化学で1,4-ジカルボニル骨格合成を制す
  4. 核のごみを貴金属に 現代の錬金術、実験へ
  5. 2007年度ノーベル化学賞を予想!(3)
  6. 武田薬品、高血圧治療剤が米で心不全の効能追加
  7. ジョアン・スタビー JoAnne Stubbe
  8. ノーベル化学賞解説 on Twitter
  9. 低分子ゲル化剤の分子設計、合成法と応用技術【終了】
  10. マグネシウム Magnesium-にがりの成分から軽量化合物材料まで

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

注目情報

注目情報

最新記事

【ケムステSlackに訊いてみた⑤】再現性が取れなくなった!どうしてる?

日本初のオープン化学コミュニティ・ケムステSlackの質問チャンネルに流れてきたQ&Aの紹介…

但馬 敬介 Keisuke TAJIMA

但馬 敬介(TAJIMA Keisuke, 1974年7月23日 – )は、日本の高分子化学者である…

Carl Boschの人生 その10

Tshozoです。このシリーズも10回を迎えましたが筆者の人生は進んでいません。先日気づいた…

「つける」と「はがす」の新技術|分子接合と表面制御 R3

開講期間令和3(2021)年  9月8日(水)、9日(木)(計2日間)※状況により、we…

第19回ケムステVシンポ「化学者だって起業するっつーの」を開催します!

少し前に化学者のつぶやきからこのような記事が出ました:【ケムステSlackに訊いて見た④】化学系学生…

10種類のスパチュラを試してみた

大好評、「試してみた」シリーズの第6弾。今回は試薬の秤量にか欠かせない、…

第48回「分子の光応答に基づく新現象・新機能の創出」森本 正和 教授

久々の研究者へのインタビューです。第48回は、立教大学の森本正和先生にお願いいたしました。第17回ケ…

畠山琢次 Takuji Hatakeyama

畠山琢次 (はたけやま たくじ)は、日本の化学者である。専門は有機合成化学,材料化学。2021年現在…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP