タンパク質化学合成を基盤としたエステル連結ユビキチンシグナル解析プローブの創製

タンパク質翻訳後修飾としてのユビキチン化は、プロテアソーム分解をはじめ広範な細胞内プロセスで重要な役割を担っている。ユビキチン同士が連結したポリユビキチン鎖形成により、極めて高い構造多様性を示すことがユビキチン修飾の多彩な細胞機能制御の分子基盤となっている。エステル結合で連結したポリユビキチン鎖は免疫関連のシグナル制御に関与するとの報告があるが、研究ツールの不足により詳細な機能解明研究は進んでいない。そこで、修飾位置の精密制御が可能な化学合成法を基盤としてエステル連結ポリユビキチン鎖機能解明プローブの開発を目的に研究を実施した。まずユビキチンダイマー（Ub2）を合成標的として化学合成基盤の確立に取り組んだ。モデルとして63番目のリシンで連結したK63-Ub2を合成したところ、合成中間体の溶解性が問題になることが明らかとなった。すなわち、複数のペプチド鎖を化学選択的連結反応により連結する過程で、生成物の水系溶媒に対する溶解性が低くなりその後の反応・精製操作の取り扱いが煩雑になった。そこで、合成中のユビキチン鎖の溶解性向上を目指し、水溶性タグを利用する新規可溶化法を開発した。合成中間体ペプチドのC末端をヒドラジドとして、これを足掛かりにした還元的Nアルキル化反応によりポリリシン型水溶性タグを導入した。これにより、ペプチド鎖の溶解性が改善し反応・精製を容易に実施できるようになった。K63-Ub2骨格を構築後に水溶性タグを選択的に除去し、生じたヒドラジドからアシルアジドおよびチオエステルを経由してビオチン修飾ペプチドを連結することでビオチン化K63-Ub2の合成を達成した。

タンパク質翻訳後修飾としてのユビキチン化は、プロテアソーム分解をはじめ広範な細胞内プロセスで重要な役割を担っている。ユビキチン同士が連結したポリユビキチン鎖形成により、極めて高い構造多様性を示すことがユビキチン修飾の多彩な細胞機能制御の分子基盤となっている。エステル結合で連結したポリユビキチン鎖は免疫関連のシグナル制御に関与するとの報告があるが、研究ツールの不足により詳細な機能解明研究は進んでいない。そこで、修飾位置の精密制御が可能な化学合成法を基盤としてエステル連結ポリユビキチン鎖機能解明プローブの開発を目的に研究を実施した。まずユビキチンダイマー（Ub2）を合成標的として化学合成基盤の確立に取り組んだ。モデルとして63番目のリシンで連結したK63-Ub2を合成したところ、合成中間体の溶解性が問題になることが明らかとなった。すなわち、複数のペプチド鎖を化学選択的連結反応により連結する過程で、生成物の水系溶媒に対する溶解性が低くなりその後の反応・精製操作の取り扱いが煩雑になった。そこで、合成中のユビキチン鎖の溶解性向上を目指し、水溶性タグを利用する新規可溶化法を開発した。合成中間体ペプチドのC末端をヒドラジドとして、これを足掛かりにした還元的Nアルキル化反応によりポリリシン型水溶性タグを導入した。これにより、ペプチド鎖の溶解性が改善し反応・精製を容易に実施できるようになった。K63-Ub2骨格を構築後に水溶性タグを選択的に除去し、生じたヒドラジドからアシルアジドおよびチオエステルを経由してビオチン修飾ペプチドを連結することでビオチン化K63-Ub2の合成を達成した。