Development of novel biochemical experiment tools based on metal-olefin specific interactions

基于金属-烯烃特异性相互作用的新型生化实验工具开发

• 批准号: 22K05316
• 负责人: 松尾 貴史
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05316/
• 关键词: メタセシス; ルテニウムーオレフィン相互作用; ホベイダ-グラブス錯体; ルテニウム錯体移動反応; 金属ーオレフィン相互作用; 化学修飾; ホベイダ-グラブス型錯体

生体分子化学の研究において、「標的生体分子の選択的化学修飾・標識」は重要な実験技術であり、金属錯体触媒反応は高い官能基選択性から、その有用性が認識されている。しかし、金属錯体の疎水性、 水中での反応性低下といった問題点があり、生体分子化学研究のツールとし ての適用は困難とされている。そこで、本研究を通して、「親水性ホベイダ-グラブス錯体」が、これらの問題を克服するのに有用であり、当該研究分野で実施される実験条件下で利用可能な生体分子修飾ツールであることを明らかにする。今年度は、ホベイダ-グラブス錯体の特徴である「ルテニウムーオレフィン相互作用」が水中でも機能するのか？という点を明らかにする目的で実験を行った。システイン残基を含むトリペプチドをモデルペプチドとして、システイン側鎖にオレフィンを導入したのち、親水性ホベイダ-グラブス錯体をドナーとする「ルテニウム錯体移動反応」を、生理食塩水中、1:1の両論比で試みたところ、収率60%程度で進行したこの反応においては、ドナー、アクセプター両方ともカチオン性であり電荷反発が予想されるが、錯体移動反応が進行したことから、ルテニウム-オレフィンの相互作用は、水中で、しかも電荷反発が起こりうる条件下でも強く働くことを見出した。錯体移動反応で生成する化合物は、セルフメタセシス反応の反応中間体に相当する。そこで、トリペプチド同士のセルフメタセシス反応を観測したところ、N末端の電荷状態を減少させることで収率の向上が見られた。メタセシス反応では、反応中間体が生成したのち、もう一分子のペプチドが接近して最終生成物が得られる。つまり、もう一分子のペプチドが接近する段階では電荷反発の影響が無視できないことを示しており、「反応点近傍での電荷反発を避ければ、分子全体としては電荷を帯びていても良い」という分子設計の許容性に関する知見が得られた。

在生物分子化学研究中，“目标生物分子的选择性化学修饰和标记”是一项重要的实验技术，金属配合物催化反应由于其高官能团选择性而被认为是有用的。然而，金属配合物存在疏水性和在水中反应活性降低等问题，使其难以作为生物分子化学研究的工具。因此，通过这项研究，我们证明了“亲水性Hoveyda-Grubbs复合物”有助于克服这些问题，并且是一种可以在该研究领域进行的实验条件下使用的生物分子修饰工具。今年，我们将研究表征 Hoveyda-Grubbs 配合物的“钌-烯烃相互作用”是否即使在水中也能发挥作用。我们进行了一个实验来澄清这一点。使用含有半胱氨酸残基的三肽作为模型肽，将烯烃引入到半胱氨酸侧链后，使用亲水性Hoveyda-Grubbs复合物作为供体的“钌复合物转移反应”在生理盐水中进行当我尝试时，化学计量比为1:1，收率约为60%。在该反应中，供体和受体都是阳离子，并且电荷排斥是预期的，但是由于络合物转移反应已经进行，钌-烯烃相互作用可以在水中发生，并且可以发生电荷排斥，我们发现它在一定条件下可以很好地发挥作用。状况。络合物转移反应中生成的化合物相当于自复分解反应中的反应中间体。因此，当我们观察三肽之间的自复分解反应时，我们发现通过降低N端的电荷态可以提高产率。在复分解反应中，产生反应中间体，然后与另一个肽分子接近以获得最终产物。换句话说，这表明当另一个肽接近该肽时，电荷排斥的影响不能被忽略，并且只要避免反应位点附近的电荷排斥，整个分子就可以带电。获得了设计方案。

项目成果

水溶性Hoveyda-Grubbs型錯体を用いた生体分子上へのルテニウム錯体移動反応

使用水溶性 Hoveyda-Grubbs 型络合物将钌络合物转移到生物分子上

• 发表时间: 2022
• 作者: 岡田明日輝; 廣田 俊; 松尾貴史
• 通讯作者: 松尾貴史

Hoveyda-Grubbs型錯体の反応性におけるベンジリデン配位子上の硫黄原子の効果

亚苄基配体上的硫原子对 Hoveyda-Grubbs 型配合物反应活性的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 衣川 翼;廣田 俊;松尾貴史
• 通讯作者: 松尾貴史

抗体様タンパク質「モノボディ」を用いた構造変化過程への摂動による酵素活性制御

使用抗体样蛋白“单体”扰乱结构变化过程来控制酶活性

• 发表时间: 2023
• 作者: 中村伊武輝;雨坂心人;原 瑞穂 ;米澤健人;上久保裕生*;田中俊一;廣田 俊*;松尾貴史
• 通讯作者: 松尾貴史

Modification of Biomolecules with Hydrophilic Hoveyda-Grubbs-type Complexes Based on Ruthenium-olefin Specific Interactions

基于钌-烯烃特异性相互作用的亲水性Hoveyda-Grubbs型配合物对生物分子的修饰

• 发表时间: 2022
• 作者: Takashi Matsuo;Asuki Okada;Ibuki Nakamura;Tsubasa Kinugawa;Catur Jatmika
• 通讯作者: Catur Jatmika

Cd2+-selective fluorescence response of TQEN (N,N,N',N')-tetrakis(2-quinolylmethyl)ethylenediamine) derivatives bearing ether oxygen-binding sites

带有醚氧结合位点的 TQEN (N,N,N,N)-四(2-喹啉甲基)乙二胺)衍生物的 Cd2 选择性荧光响应

• DOI: 10.1039/d2dt02948k
• 发表时间: 2022
• 期刊: Dalton Transactions
• 影响因子: 4
• 作者: Yuji Mikata;Minori Kaneda;Shizuka Yonemura;Miyu Akedo;Hideo Konno;Takashi Matsuo
• 通讯作者: Takashi Matsuo