一時的配向基を用いた遷移金属触媒反応によるタンパク質ペプチド結合の化学修飾

使用临时导向基团通过过渡金属催化反应对蛋白质-肽键进行化学修饰

基本信息

批准号：
21K06482
负责人：
花屋賢悟
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

抗体－薬物複合体などのバイオ医薬品創薬やケミカルバイオロジーの基礎研究において、薬物や蛍光分子などの人工分子をタンパク質の特定の位置にのみ結合する反応（化学修飾反応）の開発は重要である。化学修飾反応は、タンパク質がその機能を保持できるような条件（水溶液中、4ー50℃、pH5ー9程度、など）下、進行することが望ましい。2000年以降、化学修飾法の研究は進展し、種々のアミノ酸の側鎖官能基を標的とした化学修飾反応が研究されてきた。しかし、これらの手法は対象のタンパク質が、標的のアミノ酸を持たない場合には適用できない。そこで、タンパク質中に必ず１箇所存在するN末端アミノ酸を活用した化学修飾反応の開発を目指した。2022年度は、前年度に本研究遂行中に発見した、アルドール反応を利用するN末端化学修飾反応の検討を進めた。この反応は種々の生理活性ペプチドやタンパク質のN末端アミノ酸上で進行した。本反応を用いて、市販の抗体医薬品であるトラスツズマブのN末端アミノ酸上にトポイソメラーゼ阻害薬であるSN38を結合した抗体－薬物複合体（ADC）を調製した。このADCは、HER2を細胞膜上に過剰発現するがん細胞に特異的に結合し、元のトラスツズマブを上回る細胞毒性を示した。N末端アミノ酸はトラスツズマブの表面に露出しており、立体構造維持に関与しないと考えられる。そのため、化学修飾してもトラスツズマブの立体構造に対する影響が小さく、元の抗原認識能を維持していたと推測している。本研究結果は、英文査読付学術雑誌に掲載された。当初の研究実施計画とは異なるが、タンパク質の機能を保持したまま温和な条件下、特定の箇所のみを化学修飾する手法の開発に成功した。

在抗体-药物缀合物和化学生物学等生物制药药物发现的基础研究中，将药物和荧光分子等人工分子仅结合到蛋白质上的特定位置的反应（化学修饰反应）的发展非常重要。化学修饰反应最好在允许蛋白质维持其功能的条件下进行（在水溶液中，4-50°C，pH在5-9左右等）。 2000年以来，化学修饰方法的研究取得进展，针对多种氨基酸侧链官能团的化学修饰反应进行了研究。然而，当目标蛋白不具有目标氨基酸时，这些方法不能应用。因此，我们的目标是开发一种利用 N 端氨基酸的化学修饰反应，该氨基酸始终存在于蛋白质的一个位置。 2022年，我们继续研究利用羟醛反应的N端化学修饰反应，这是我们在前一年的研究过程中发现的。该反应在各种生物活性肽和蛋白质的 N 末端氨基酸上进行。利用该反应，我们制备了抗体药物偶联物（ADC），其中拓扑异构酶抑制剂 SN38 与市售抗体药物曲妥珠单抗的 N 端氨基酸结合。该 ADC 特异性结合细胞膜上过度表达 HER2 的癌细胞，并表现出比原始曲妥珠单抗更大的细胞毒性。 N-末端氨基酸暴露在曲妥珠单抗的表面，不被认为参与维持空间结构。因此，我们推测化学修饰对曲妥珠单抗的三维结构影响不大，保持了其原有的抗原识别能力。这项研究的结果发表在一份经过同行评审的英文学术期刊上。尽管与最初的研究计划不同，他们成功开发了一种在温和条件下仅对蛋白质的特定部分进行化学修饰，同时保留蛋白质功能的方法。

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

銅(II)イオンを用いたアルドール反応によるN末端アミノ酸選択的化学修飾法の開発

开发利用铜(II)离子进行羟醛反应对N端氨基酸进行选择性化学修饰的方法

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
花屋賢悟;八本果歩;東林修平;須貝威
通讯作者：
須貝威

タンパク質N末端アミノ酸に複数の人工分子を導入する手法の開発

开发将多个人工分子引入蛋白质 N 末端氨基酸的方法

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
花屋賢悟・森見優希・田口和明・松元一明・東林修平・須貝威
通讯作者：
花屋賢悟・森見優希・田口和明・松元一明・東林修平・須貝威

金属イオンを用いたアルドール反応によるペプチド・タンパク質のN末端アミノ酸の化学修飾

使用金属离子通过羟醛反应对肽和蛋白质的 N 端氨基酸进行化学修饰

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
花屋賢悟・森見優希・田口和明・松元一明・和田雄貴・河野正規・東林修平・須貝威
通讯作者：
花屋賢悟・森見優希・田口和明・松元一明・和田雄貴・河野正規・東林修平・須貝威

Single‐Step N‐Terminal Modification of Proteins via a Bio‐Inspired Copper(II)‐Mediated Aldol Reaction

通过仿生铜 (II) 介导的羟醛反应对蛋白质进行单步 N 端修饰

DOI：
10.1002/chem.202201677
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hanaya Kengo;Yamoto Kaho;Taguchi Kazuaki;Matsumoto Kazuaki;Higashibayashi Shuhei;Sugai Takeshi
通讯作者：
Sugai Takeshi

銅(II)を用いたペプチドN末端化学修飾法の開拓

开发铜(II)肽N末端化学修饰方法