遷移金属触媒を利用する水中シスチンジスルフィド化学修飾による機能創生

使用过渡金属催化剂对水中的胱氨酸二硫化物进行化学修饰来创造功能

基本信息

批准号：
21K18947
负责人：
有澤美枝子
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

タンパク質やペプチドの特定の官能基を化学的に修飾して、活性や反応性等の機能を付与することは有用である。本研究では、生体高分子の三次元構造の構築のために重要なシスチンジスルフィド S-S 結合の化学修飾に着目した。特に、ジスルフィド結合間への挿入反応は、生体高分子の高次構造を大きく損なうことなく化学修飾できるため近年注目されている。しかし、従来の修飾法はシステインチオール S-H 結合と塩基から生じるチオラートの高い求核性を利用した方法であり、低極性のシスチンジスルフィド S-S 結合を直接化学修飾した例はない。本研究では、ロジウム触媒存在下、無保護ペプチドジスルフィドと単体イオウを反応させると、S-S 結合間にイオウ原子が挿入した種々の無保護ペプチドポリスルフィド化合物を効率的に与えることを見出した。ペプチドポリスルフィド類は、シグナル伝達機能や抗酸化作用を有する超イオウ化学種として着目されているが、効率的な合成法は知られていない。本反応はペプチドポリスルフィドのグラムスケール合成に適用でき、これらの化学反応性や生物活性などの機能開発に利用できることを示した。次いで、ペプチドジスルフィド S-S 結合間に有機官能基を挿入する反応として、ロジウム触媒存在下パーフルオロアレーンを挿入する反応を開発した。アリール基の挿入は比較的小さな架橋構造が得られるため、高次構造に影響を与えることなく、機能や安定性を付与できる特徴がある。本研究によって、ロジウム触媒を用いて無保護ペプチドジスルフィド S-S 結合を活性化し、結合の切断交換を伴う化学修飾に加えて、有機官能基及びヘテロ原子の直接挿入による化学修飾を行えることを示した。

对蛋白质和肽的特定官能团进行化学修饰以赋予诸如活性和反应性等功能是有用的。在本研究中，我们重点研究了胱氨酸二硫键S-S键的化学修饰，这对于构建生物聚合物的三维结构非常重要。特别是，二硫键之间的插入反应近年来引起了人们的关注，因为它们允许对生物聚合物进行化学修饰，而不会显着破坏其高阶结构。然而，常规的修饰方法利用半胱氨酸硫醇S-H键和碱基生成的硫醇盐的高亲核性，并没有直接化学修饰低极性胱氨酸二硫键S-S键的例子。在这项研究中，我们发现未保护的肽二硫化物与元素硫在铑催化剂存在下的反应有效地产生了各种未保护的肽多硫化物化合物，其中硫原子插入在S-S键之间。肽多硫化物作为具有信号转导功能和抗氧化作用的超硫化学物种而引起人们的关注，但尚无有效的合成方法。我们证明该反应可应用于肽多硫化物的克级合成，并可用于开发其化学反应性和生物活性。接下来，我们开发了一种在铑催化剂存在下插入全氟芳烃的反应，作为在肽二硫化物的S-S键之间插入有机官能团的反应。芳基的插入导致相对较小的交联结构，其具有赋予功能性和稳定性而不影响高级结构的特性。在这项研究中，我们证明了未保护的肽二硫键S-S键可以使用铑催化剂活化，并且可以通过键断裂和交换以及直接插入有机官能团和杂原子进行化学修饰。