Development of new synthetic methods for bioactive compounds based on chirality control in living organisms

基于生物体手性控制的生物活性化合物新合成方法的开发

基本信息

批准号：
21H01734
负责人：
木野邦器
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

我々は、アデニル化酵素を用いる化学酵素的アミド結合形成反応によるキラリティ制御可能な汎用性の高いアミド化合物合成法を基盤として、非標準型アミノ酸を含むジペプチドや環状ジペプチドであるジケトピペラジンのような特殊構造を有するペプチドの創製と効率的な合成法の開発を検討した。昨年度までに、非リボソーム型ペプチド合成酵素(NRPS)のアデニル化ドメイン(Aドメイン)をその制御下から解放して単独発現させることで、生理基質であるL-アミノ酸のみならずD-アミノ酸やその他の数種類のアミノ酸もアデニル化する興味深い現象を見出している。今年度は、本知見を踏まえてα-ケト酸を含有するペプチド合成を担うNRPSを構成するケトレダクターゼドメイン(KRドメイン)の上流に位置するAドメインが生理基質であるα-ケト酸に加えα-ヒドロキシ酸も基質になることを予想し、対象となるAドメインを拡張してそれを実証した。ケト酸アミドとα-ヒドロキシ酸アミドの合成に繋がった。ここで、求核剤としてアミノ酸メチルエステルを作用させると、結果的に分子内自発的環化によってジケトモルフォリンの合成が可能であると考えて検討した。一方、本技術をさらに展開させて、ポリアミド化合物合成の可能性を検証した。化学酵素的アミド結合形成反応の特性を踏まえ、アデニル化されるカルボキシ基と求核攻撃を行うアミノ基を有する化合物を唯一の基質とすれば、ホモポリアミドの合成が可能と予想した。さらに、クリック反応による重合化の可能性を示した。その他、アミノ酸α-リガーゼを用いるジペプチド合成において、カテコールアミン代謝活性を高めるβ-Ala-DOPAの効率的合成法の開発も行い、低コストプロセスとなる菌体反応系では対基質変換収率98%を達成した。さらに低コスト化を狙ってβ-Ala-Tyrからの変換プロセスも検討した。

基于一种高度用途的酰胺化合物合成方法，该方法可以通过使用高度安培的腺苷酸化酶来控制手性，我们研究了具有具有特殊结构的肽的创建，例如含有非标准氨基酸的二肽和含二氨基吡啶的二肽，伴有环状二肽和有效合成方法的肽。到去年，我们发现了一种有趣的现象，其中不仅通过L-氨基酸，而且D-氨基酸和其他几种氨基酸是通过释放腺苷酸化结构域（一个结构域（一个域）的腺苷而化的，它单独使用了糖尿病，不仅是糖尿病的，因此，它是单独的，不仅是l-lymino的，因此它是单独的。基于这一发现，我们预测，构成NRP的酮核酶结构域（KR结构域）上游的A结构域（KR结构域）（负责α-酮酸的合成）也将成为生理基底α-Keto酸除外，并扩展了靶标A域以展示该靶标。这导致了酮酰胺和α-羟基胺的合成。在这里，我们研究了结果，考虑到当将氨基酸甲基酯作为亲核试剂施加时，可以通过自发分子内环化来合成二偶然球。同时，该技术已进一步开发，以验证合成聚酰胺化合物的可能性。鉴于化学酶酰胺键形成反应的特性，可以预测，如果唯一的底物是具有腺苷酸化的羧基和执行亲核攻击的氨基的化合物，则可以合成均质酰胺。此外，证明了通过点击反应进行聚合的可能性。此外，在使用氨基酸α-牵联酶合成的二肽合成中，我们为β-ALA-DOPA开发了一种有效的合成方法，可以增加儿茶酚胺代谢活性，从而在细胞反应系统中实现98％的底物转化率，这是一个低成本的过程。此外，我们还考虑了β-ala-tyr的转换过程，以降低成本。