ペプチド環化酵素SurEを用いた短鎖環状ペプチドの効率的合成法の開発

开发使用肽环化酶 SurE 合成短环肽的有效方法

• 批准号: 22KJ0097
• 负责人: 小林 雅和
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0097/
• 关键词: 環状ペプチド; 生体触媒; 生合成; 環状ペプチド; 生体触媒; 生合成

環状ペプチドは、その特有な3次元構造から高い代謝安定性や標的特異性を有するため、中分子医薬品のシード化合物として注目を集めている。しかし、環状ペプチドの化学合成は反応制御が難しく、鎖状ペプチドの大環状化の際には、C末端残基のエピメリ化や競合する分子間縮合により収率が大幅に低下するなど供給面に多くの課題を抱えている。一方、我々はこれまでに、放線菌により生産される非リボソーム型環状ペプチドsurugamide類の生合成から新しいタイプのペプチド環化酵素SurEを同定し、詳細な機能解析により本酵素のペプチド環化触媒としての有用性を明らかにしてきた。そこで本研究では、固相合成法による鎖状ペプチド基質の効率的合成と、SurEによるペプチド環化反応を組み合わせた化学-酵素ハイブリッド合成法を開発し、環状ペプチドを高収率・高純度で迅速に供給できる合成手法の確立を目指した。今年度では、安価に入手可能なエチレングリコールを利用し、ペプチド固相合成を行うことで、多種多様な鎖状ペプチド基質を70%以上の高収率で調製できる合成手法を確立した。さらに、開発した合成法を駆使して基質ライブラリーを一挙に構築することで、SurEの基質選択性を網羅的に解析し、本酵素の基質N末端残基と配列中央残基に対する寛容な選択性、及び基質C末端残基に対する厳密な選択性を明らかにした。また、SurEの基質C末端残基選択性の発現に関与している部分構造を同定し、その部位に変異導入を施すことでSurEの残基選択性を改変することに成功した。

由于其独特的三维结构，环状肽具有较高的代谢稳定性和靶标特异性，并吸引了作为中分子药物中种子化合物的注意力。然而，当化学合成环状肽的化学合成时，很难控制反应，当进行链肽的宏观环化时，供应方面存在许多挑战，例如C-末端残基的表达和竞争的产量分子凝结率显着降低。另一方面，我们从非核糖体环状肽的生物合成中确定了一种新型的肽环化酶，该肽是放线菌产生的苏鲁酰胺，并通过详细的功能分析来阐明该酶作为肽环化催化剂的实用性。因此，在这项研究中，我们开发了一种化学酶混合合成方法，该方法使用固体肽底物有效合成链肽底物，使用固态合成方法与肽循环反应使用Sure，旨在建立一种合成方法，旨在建立一种允许在高产量和高纯度中快速供应环状肽的供应。今年，我们建立了一种合成方法，该方法允许通过使用廉价可用的乙烯乙二醇进行肽固相合成，以高产量为70％或以上的多种链肽底物制备。此外，通过使用开发的合成方法立即构建底物文库，我们全面分析了确定的底物选择性，揭示了酶N末端残基和酶的中心序列残基的可耐受性选择性，以及对底物C末端残基的严格选择性。此外，我们通过识别参与该站点的C末端残基选择性表达的部分结构来成功改变了确定的残基选择性。