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

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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。