15K12739 研究成果報告書

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さみらたけくま
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様式Ｃ１９Ｆ１９１Ｚ１９ＣＫ１９共通１研究開始当初の背景近年の化学合成法や試験管内翻訳合成系の発達により簡便に望みの配列のペプチドを合成することが可能になってきているしかしながら強い生物活性を誇る天然物には主鎖がアミド結合だけではなくアゾリン骨格などのヘテロ環を始めとした主鎖骨格修飾を含むペプチドが多く存在しており図 1

よる非酵素的な骨格変換を経て目的の天然物様主鎖修飾ペプチドが DNA を鋳型として生産される図 2 この生合成系と有機合成の長所を融合する戦略により多彩な主鎖修飾ペプチドの合成を行った４研究成果本課題の研究成果の一つとして主鎖ヘテロ環骨格の一つであるチアゾール環を有するペプチドの試験管内人工生合成系を確立した図 3 ペプチド主鎖骨格中のチアゾール構 3.

cidate り連続するチアゾリン構造がペプチドに導入される際副産物としてチアゾール-チアゾリ novel bioactive peptides, to best my knowledge, no ン構造が形成することを見出しこの副反応を積極的に利用することでチアゾール含有ペ RiPPs mediated biosyntic pathways was reported, makg it

B 脱水複素環化酵素むペプチドの例に化学的に酸化反応を行うことでチアゾ amples peptidic natural products with backbone azolide moieties. 3.

2 様式Ｃ１９Ｆ１９１Ｚ１９ＣＫ１９共通１研究開始当初の背景近年の化学合成法や試験管内翻訳合成系の発達により簡便に望みの配列のペプチドを合成することが可能になってきているしかしながら強い生物活性を誇る天然物には主鎖がアミド結合だけではなくアゾリン骨格などのヘテロ環を始めとした主鎖骨格修飾を含むペプチドが多く存在しており図 1 これら及びその誘導体の合成には技術的な困難を伴うことが依然として多いもしこういった生物活性分子として高いポテンシャルを有する化合物群を自在にかつ簡便に合成できれば天然物を模した人工生物活性分子の創製の道が拓ける非タンパク質性アミノ酸を含むペプチド鎖の形成 ②ペプチド中のアミド結合を脱水ヘテロ環化する汎用修飾酵素酵素による骨格変換 ③水中で進行する有機化学反応による非酵素的な骨格変換を経て目的の天然物様主鎖修飾ペプチドが DNA を鋳型として生産される図 2 この生合成系と有機合成の長所を融合する戦略により多彩な主鎖修飾ペプチドの合成を行った４研究成果本課題の研究成果の一つとして主鎖ヘテロ環骨格の一つであるチアゾール環を有するペプチドの試験管内人工生合成系を確立した図 3 ペプチド主鎖骨格中のチアゾール構 3.1 Examples peptidic natural products with backbone azolide moi 造は生物活性を示す天然物に広く見られる構造でありチアゾール含有ペプチドを簡便に合成する技術の開発は優れた新規生物活性ペプチド創出への応用が期待されるモデル実験において脱水複素環化酵素によ Although peptides would be good cidate り連続するチアゾリン構造がペプチドに導入される際副産物としてチアゾール-チアゾリ novel bioactive peptides, to best my knowledge, no ン構造が形成することを見出しこの副反応を積極的に利用することでチアゾール含有ペ RiPPs mediated biosyntic pathways was reported, makg it hard to approac プチドの合成を行うことを着想した実際に図 1 天然物に見られる主鎖骨格修飾を含 azolide-contag peptides justによる酵素修飾の後 by reconstitution biosyntic enzymes. B 脱水複素環化酵素むペプチドの例に化学的に酸化反応を行うことでチアゾ amples peptidic natural products with backbone azolide moieties. 3.1 Examples peptidic naturaltegration products with backbone azolide moi study described chapter 2, which enzymatic ール-チアゾリン構造が得られることが分か２研究の目的った加えて遺伝暗号リプログラミング法本研究課題では人工天然物の創製に資す enabled thiazole-contag peptides, it was envisioned that th を用いて位置特異的な重水素ラベル化を行うる試験管内人工生合成系を開発することを目ことで酸化反応によるチアゾール構造の形指した具体的には強い生物活性の発揮に enzymatic modification reactions would also be applied for 成が位置特異的に進行することが明らかとな hough peptides would be good cidates for development Although 重要と期待される複数の主鎖修飾型ペプチド peptides ( 3.2).peptides would be good cidate った本研究により確立された酸化反応はを簡便に生産できる試験管内人工生合成系を ctive peptides, to best my knowledge, no reductase 種々のペプチド配列に適用可能であることも volved novel bioactive peptides, to best knowledge, nodiversity, それぞれ確立することが目標である In present study, order tomy exp structural which is 示され汎用的なチアゾール含有ペプチドの ed biosyntic pathways was reported, makg it hard to approach vitroripps mediated biosyntic pathways was reported, makgreactions, it hard toaapproac 試験管内人工合成法が確立されたまた人 subsequent modification cell-fr 工アミノ酸であるβ-ハロトレオニンを遺伝 ag peptides just by reconstitution biosyntic enzymes. Based onazolide-contag previous peptides just by reconstitution biosyntic enzymes.cyb 暗号のリプログラミング法にてペプチド鎖に cyclodehydratase, by sodium 導入後によるオキサゾリン化化学的 ed chapter 2, which tegration enzymatic modification reactions study described chapter 2, which tegration enzymatic combed to achieve vitro な脱ハロゲン化水素と異性化反応を経ることでオキサゾール含有ペプチドを合成できる enabled thiazole-contag peptides, it was envisioned that th nsis thiazole-contag peptides, it was envisioned that approach tegratg 試験管内人工合成法も報告している enzymatic modification reactions would also be applied for vitro enzymatic modification reactions would also be applied for Based on se results, proposed for fo peptides ( 3.2) The cyclodehydration by coupled with transla In he present study, order to exp structural diversity, which is accessible by vitro present study, order to exp structural diversity, which is derived from cystee residue (1) to peptide. The resu 図 2 による翻訳後修飾と化学的酸化反 subsequent modification reactions, a cell-fr d subsequent modification reactions, a cell-free system,proposed Based on se results, Based proposed on se results, for formation for Ψ[CH yieldg formation shown Ψ[CH 2NH] is shown 応を組み合わせたチアゾール環含有ペプチド 2NH] isthiazolide sodium (3), wh の試験管内人工生合成 cyclodehydratase, sodiumcy 3.2 Schematic illustration concept (2) vitroby 3.6. The The cyclodehydration by coupled by with coupled stalled with thiazole stalled (2) nal cyclodehydratase, by cyclodehydration sodium3.6. were after tautomerization tothiazole ime termediate (4 peptides by tegration enzymatic modifi combed to achieve vitro derived from cystee derived residue from(1) cystee to residue peptide. to The resultg peptide. thiazole The resultg (2) wasthiazole reduced by (2) was reduced by chieve vitro 図 3 (1) による翻訳後修飾と化学的酸化反 (5). ３研究の方法応を組み合わせたチアゾール環含有ペプチド sodium sodium yieldg thiazolide yieldg thiazolide (3), which is furr (3), which reducedis by furr sodium reduced by sodium 本研究では後藤らがこれまでに開発しての試験管内人工生合成きた改変翻訳系高い基質許容性を持つペプ after tautomerization afterto tautomerization ime termediate to ime (4) yieldg termediate Ψ[CH (4) yieldg Ψ[CH2NH] structure 2NH] structure チド修飾酵素水中で進行する有機化さらに主鎖骨格にチアゾリジン構造及び (5). (5). 学的骨格変換反応の三者を組み合わせるこ 68 還元型アミド結合 Ψ[CH2NH]結合をもつとで試験管内人工生合成系を構築したこペプチドの試験管内人工生合成系も開発した 1.3 Examples ribosomally synsized ly modified peptides (RiPPs). れにより三段階の骨格形成/骨格変換ステッ図 4 チアゾリジン構造は生物活性を示すプ ①遺伝暗号リプログラミング法を用いた Azoles, azoles or non-stard structures are shown blue, red orange, respectively. In ペプチド性天然物に見られる構造であるが 2.5 Chemical concept oneasterisk two consecutive thiazoles structure polyonamide, amo acid residues are oxidation labeled with 3.2D-configuration Schematic with vitro 3.6illustration Proposed for formation Ψ[CH2 sequence correspondg peptide used this experimen chematic illustration (*). concept vitro thiazolde-contag peptides by expressed tegration enzymatic thiazole-contag modifi residues to be modified by cyclodehydratase are underled e tegration enzymatic modification reactions ontag peptides ( 3.2). N-acetyl phenylalane, which is corporated to peptide 2.5 Chemical oxidation one two consecutive thiazoles peptidic DN to prevent sideoxidation at thioer methione. (B)backbone Reaction (A) schem

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