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

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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。