[スポンサーリンク]

B

生体共役反応 Bioconjugation

[スポンサーリンク]

 

概要

生体共役反応(Bioconjugation)とは、2つの生体関連分子を共有結合で連結させる手法である。ほとんどの場合にはタンパク質を標的としている。化学反応開発における最先端研究課題でもある。

とりわけ人工分子と共役させることで、生命機能を操作・制御・追跡するための手がかりを得ることができるため、ケミカルバイオロジーにおける重要方法論として認知されている。

非天然型官能基を標的とするか、生体内在(native)官能基を標的とするかで大別される。後者のほうが応用範囲は圧倒的に広いが、官能基選択性・反応制御という観点で開発難度はかなり高いものとなる。他にも生体条件適合性(中性pH、室温程度、水系反応etc)や、試薬と廃棄物が無害であることなども要請されるため、使用できる反応形式は現在のところきわめて限定されている。

応用面からは抗体-医薬複合体(Antibody-drug conjugate)と呼ばれる次世代医薬を製造するために不可欠な技術でもある。

 

基本文献

<Review>
・Prescher, J. A.; Bertozzi, C. R. Nat. Chem. Biol. 20051, 13. doi:10.1038/nchembio0605-13
・Antos, J. M.; Francis, M. B. Curr. Opin. Chem. Biol. 200610, 253. doi:10.1016/j.cbpa.2006.04.009
・ Hackenberger, C. P. R.; Schwarzer, D. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 10030. DOI: 10.1002/anie.200801313
・ Chalker, J. M.; Bernardes, G. J. L.; Lin, Y. A.; Davis, B. G. Chem. Asian J. 2009, 4, 630. DOI: 10.1002/asia.200800427
・Heal, W. P.; Tate, E. W. Org. Biomol. Chem. 20108, 731. DOI: 10.1039/B917894E
・Boyce, M.; Bertozzi, C. R. Nat. Methods 20118, 638. doi:10.1038/nmeth.1657
・Stephanopouuls, N.; Francis, M. B. Nat. Chem. Biol. 20117, 876. doi:10.1038/nchembio.720
・ Hao, Z.; Hong, S.; Chen, S.; Chen, P. R. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 742. DOI: 10.1021/ar200067r
・ Witus, L. S.; Francis, M. B. Acc. Chem. Res. 201144, 774. DOI: 10.1021/ar2001292
・ Takaoka, Y.; Ojida, A.; Hamachi, I. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 4088. DOI:
10.1002/anie.201207089

・ Ramil, C. p.; Lin, Q. Chem. Commun. 2013, 49, 11007. DOI:
10.1039/C3CC44272A

・ King, M.; Wagner, A. Bioconjugate Chem. 201425, 825. doi:10.1021/bc500028d
・ Spicer, C. D.; Davies, B. G. Nat. Commun. 20145, 4740. DOI: 10.1038/ncomms5740
・Patterson, D. M.; Nazarova, L. A.; Prescher, J. A. ACS Chem. Biol. 2014, 9, 592. doi:10.1021/cb400828a
・ Shih, H.-W.; Kamber, D. N.; Prescher, J. A. Curr. Opin. Chem. Biol. 2014, 21, 103. DOI:
10.1016/j.cbpa.2014.07.002

反応例

①非天然型官能基を標的とする反応

多重C-C結合が生体内には多く存在しないことと極性官能基受容性に着目して、Click反応(Huisgen環化)Staudinger-Bertozzi Ligation鈴木クロスカップリング薗頭カップリングなどをはじめとするPdクロスカップリング、逆電子要請型Diels-Alder反応オレフィンメタセシスなどが研究されている。ケト酸やアシルトリフルオロボレートを用いる反応なども最近開発されている。反応の足がかりとなる官能基を予め組み込んでおく必要があるため、あるがままの生細胞・動物などに直接用いることは難しいとされる。

bioconjugation_2.jpg

②Native官能基を標的とする反応

ペプチドにおけるリジンへのアシル化、システイン側鎖へのMicheal付加・アルキル化、チロシン側鎖への芳香族求電子置換反応などは典型的な例となる。N末端がシステインである場合にはNative Chemical Ligationも選択肢となる。ケトンやアルデヒドを側鎖酸化などによって露出させることができれば、オキシム化・ヒドラゾン化でも行える。応用範囲は①より広いが、高度な化学選択性を実現させることが困難とされる。

bioconjugation_3.jpg

 関連反応

 

関連書籍

外部リンク

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. プレヴォスト/ウッドワード ジヒドロキシル化反応 Prevost…
  2. コルベ・シュミット反応 Kolbe-Schmitt Reacti…
  3. バージェス試薬 Burgess Reagent
  4. 芳香族化合物のニトロ化 Nitration of Aromati…
  5. カルボニル基の保護 Protection of Carbonyl…
  6. 向山水和反応 Mukaiyama Hydration
  7. スズアセタールを用いる選択的変換 Selective Trans…
  8. バートン・マクコンビー脱酸素化 Barton-McCombie …

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 低分子の3次元構造が簡単にわかる!MicroEDによる結晶構造解析
  2. 「科研費の採択を受けていない研究者」へ研究費進呈?
  3. 金よりも価値のある化学者の貢献
  4. カーボンナノベルト合成初成功の舞台裏 (3) 完結編
  5. Reaction Plus:生成物と反応物から反応経路がわかる
  6. 入門 レアアースの化学 
  7. ジャスティン・デュボア Justin du Bois
  8. 特許の関係を「地図」に ベンチャー企業が作成
  9. 新たな青色発光素子 京大化学研教授ら発見
  10. リチウムイオンバッテリーの容量を最大70%まで向上させる技術が開発されている

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

光/熱で酸化特性のオン/オフ制御が可能な分子スイッチの創出に成功

第244回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院総合化学院・林 裕貴さんにお願いしました。…

続・企業の研究を通して感じたこと

自分は、2014年に「企業の研究を通して感じたこと」という記事を執筆しましたが、それから5年が経ち、…

第49回―「超分子の電気化学的挙動を研究する」Angel Kaifer教授

第49回の海外化学者インタビューは、エンジェル・カイファー教授です。マイアミ大学化学科で超分子系電気…

日本化学会 第100春季年会 市民公開講座 夢をかなえる科学

■ 概要企画名:    市民公開講座 夢をかなえる科学主催:        公益社団法人…

第48回―「周期表の歴史と哲学」Eric Scerri博士

第48回の海外化学者インタビューは、エリック・セリー博士です。英国で教育を受け、カリフォルニア大学ロ…

ペプチド縮合を加速する生体模倣型有機触媒

2019年、ニューヨーク大学のParamjit S. Aroraらは、活性アシル中間体への求核付加遷…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP