創薬やケミカルバイオロジーにおいて、ポリペプチドの特定のアミノ酸残基上に薬物や蛍光分子などの人工分子を導入する手法（化学修飾法）の開発が求められている。N末端アミノ酸は一本のポリペプチド鎖につき1箇所存在する。そのため、N末端アミノ酸の化学修飾法は、さまざまなポリペプチドに適用可能であると考えられる。本研究では、含窒素芳香族アルデヒドと金属イオンを組み合わせたアルドール反応を活用することにより、中性緩衝液中でN末端アミノ酸を選択的に化学修飾する手法を開発した。
8残基のペプチドに対し、pH 7.5の緩衝液中、ある種の含窒素芳香族アルデヒドとニッケルイオンを組み合わせて作用させると、アルドール反応した生成物が得られた。アルドール反応の生成物に弱酸性条件下、別途アルデヒドを作用させるとPicgtet-Spengler反応が進行した。これによりN末端アミノ酸上に2種類の人工分子を導入することに成功した。この一連の反応はタンパク質においても進行した。本反応を利用し、蛍光分子と生理活性分子を導入した抗体を調製することに成功した。
Bioconjugation reactions have been continuously developed to fulfill the growing demand for applications in both industrial applications and fundamental chemical biology research. Since the most polypeptides possess the N-terminus as a unique reactive site, N-terminal selective modifications can provide modified polypeptides with uniform properties and structures. In this research, we explore the N-terminal selective dual modification via nickel(II)-mediated aldol reaction with heteroaromatic aldehyde at neutral pH and the following Pictet-Spengler reaction with heteroaromatic aldehydes at weakly acidic pH. The methodology allows to attach two artificial molecules such as drugs, fluorophores, and PEG in various combination to not only short peptides but also a therapeutic antibody consisting of more than 1300 residues.

申請種類 : 福澤基金研究補助