Development of a cellular analysis technology based on conditional IEDDA reactions

Tetrazine（Tz）とtrans-Cyclooctene（TCO）が共有結合を形成する逆電子需要型Diels-Alder（IEDDA）反応は、無触媒かつ圧倒的な速さで進行することから、様々な分野での応用が期待されているクリック反応の一つである。我々はこれまでに、大環状構造を持つtetrazineの構造を外部刺激で開環させることでIEDDA反応の進行を制御するシステムを開発したことから、本研究では新たに、光照射に応答してIEDDA反応が進行する反応モジュールを開発し、この原理を細胞内蛋白質濃度の光制御に応用することを目的として、以下の(i)および(ii)の研究を並行して行った。(i) 光応答性IEDDA反応の開発まず、光に応答して切断されるニトロベラトリル基を有するリンカー化合物を合成した。続いて、このリンカーを用いてテトラジン化合物を架橋したケージド大環状Tzの合成を試みたが、大環状化反応が進行せず、リンカーの再設計を行い、現在合成の途中である。(ii) 細胞内蛋白質濃度の光制御技術の開発細胞内蛋白質を人工的に分解するシステムとして、ユビキチンリガーゼと低分子リガンドを利用したPROTACシステムが知られる。まず初めに、様々な標的蛋白質と融合させることが可能なタグ蛋白質の細胞内分解システムを構築する、タグ蛋白質としては大腸菌のジヒドロ葉酸還元酵素eDHFRを選択し、eDHFRのリガンドTMPとE3ユビキチンリガーゼ（CRBN)のリガンド pomalidomideを連結した二官能性化合物を合成した。いくつかのリンカーの長さの化合物を合成し、化合物添加によって細胞内のeDHFR融合蛋白質を分解できることを確認した。最終的には(i)の技術とは組み合わせて、光応答性蛋白質分解システムへと改変する。

Tetrazine（Tz）とtrans-Cyclooctene（TCO）が共有結合を形成する逆電子需要型Diels-Alder（IEDDA）反応は、無触媒かつ圧倒的な速さで進行することから、様々な分野での応用が期待されているクリック反応の一つである。我々はこれまでに、大環状構造を持つtetrazineの構造を外部刺激で開環させることでIEDDA反応の進行を制御するシステムを開発したことから、本研究では新たに、光照射に応答してIEDDA反応が進行する反応モジュールを開発し、この原理を細胞内蛋白質濃度の光制御に応用することを目的として、以下の(i)および(ii)の研究を並行して行った。(i) 光応答性IEDDA反応の開発まず、光に応答して切断されるニトロベラトリル基を有するリンカー化合物を合成した。続いて、このリンカーを用いてテトラジン化合物を架橋したケージド大環状Tzの合成を試みたが、大環状化反応が進行せず、リンカーの再設計を行い、現在合成の途中である。(ii) 細胞内蛋白質濃度の光制御技術の開発細胞内蛋白質を人工的に分解するシステムとして、ユビキチンリガーゼと低分子リガンドを利用したPROTACシステムが知られる。まず初めに、様々な標的蛋白質と融合させることが可能なタグ蛋白質の細胞内分解システムを構築する、タグ蛋白質としては大腸菌のジヒドロ葉酸還元酵素eDHFRを選択し、eDHFRのリガンドTMPとE3ユビキチンリガーゼ（CRBN)のリガンド pomalidomideを連結した二官能性化合物を合成した。いくつかのリンカーの長さの化合物を合成し、化合物添加によって細胞内のeDHFR融合蛋白質を分解できることを確認した。最終的には(i)の技術とは組み合わせて、光応答性蛋白質分解システムへと改変する。