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。

The unique three-dimensional structure of cyclic drugs, high metabolic stability, and high specificity of molecular medicine compounds have been studied. The chemical synthesis of cyclic peptides is difficult to control, and the problem of intermolecular condensation of C-terminal residues is greatly reduced during macrocyclization of locked peptides. On the other hand, we have identified and detailed functional analysis of this enzyme and its usefulness as a cyclization catalyst for the production of non-crystalline cyclic inhibitors such as surugamide. In this study, solid phase synthesis method was used to develop the synthesis method of the lock-in substrate with high yield, high purity and rapid supply. This year, we have established a synthesis method that allows us to use a variety of solid-state synthesis methods with a high yield of more than 70% on a variety of lock-in substrates. In addition, the development of synthetic methods enables the construction of a matrix, the analysis of the matrix selectivity, the wide selectivity of the matrix N-terminal residue and the alignment center residue, and the close selectivity of the matrix C-terminal residue. The development of C-terminal residue selectivity in the matrix was related to the structural identity of some parts, and the introduction of different residues into the matrix was successful.

项目成果

環状ペプチドの効率的な化学-酵素合成方法

环肽的高效化学酶合成方法

• 发表时间: 2022

Streamlined Chemoenzymatic Synthesis of Cyclic Peptides by Non-ribosomal Peptide Cyclases

• DOI: 10.1021/jacs.2c11082
• 发表时间: 2023-01-13
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Kobayashi, Masakazu;Fujita, Kei;Wakimoto, Toshiyuki
• 通讯作者: Wakimoto, Toshiyuki

非リボソームペプチド環化酵素WolJの基質選択性に関する研究

非核糖体肽环化酶WolJ底物选择性研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Takeuchi;A.;Hirata;A.;Teshima;A.;Ueki;M.;Satoh;T.;Matsuda;K.;Wakimoto;T.;Arakawa;K.;Ishikawa;M.;Suzuki;T.;[Zhengyi Ling,Chin-Soon Phan,Jakia Jerin Mehjabin,Kenichi Matsuda,Prakoso Nurcahyo Iman,Taiki Umezawa,Toshiyuki Wakimoto,Tatsufumi Okino];[Kuga Arima,Satoko Akiyama,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];[市原 凜太郎,小林 雅和,藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸]
• 通讯作者: [市原 凜太郎,小林 雅和,藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸]

非リボソームペプチド環化酵素を利用した環状ペプチドの効率的な化学-酵素合成法の開発

使用非核糖体肽环化酶开发环肽的高效化学酶合成方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Takeuchi;A.;Hirata;A.;Teshima;A.;Ueki;M.;Satoh;T.;Matsuda;K.;Wakimoto;T.;Arakawa;K.;Ishikawa;M.;Suzuki;T.;[Zhengyi Ling,Chin-Soon Phan,Jakia Jerin Mehjabin,Kenichi Matsuda,Prakoso Nurcahyo Iman,Taiki Umezawa,Toshiyuki Wakimoto,Tatsufumi Okino];[Kuga Arima,Satoko Akiyama,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];[市原 凜太郎,小林 雅和,藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[丸山 広大,井町 久美子,松田 研一,脇本 敏幸];[有馬 陸,秋山 智子,松田 研一,脇本 敏幸];[山田 惟人,福場 淳生,松田 研一,脇本 敏幸];[藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[小林 雅和,藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸]
• 通讯作者: [小林 雅和,藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸]