タンパク質の機能発現を制御する
ペプチド性リガンドの高活性非ペプチド化による
ゲノム創薬研究

薬品有機製造学分野　鳴海　哲夫

研究内容

背景

　７回膜貫通型Ｇ蛋白共役型受容体（７ＴＭ-ＧＰＣＲ）をはじめとする数多くの新規創薬標的となりうるタンパク質をもとに有効性の高い医薬品を開発するためには、タンパク質の結晶構造をはじめとして、受容体とリガンドの結合様式、及び、シグナル伝達の分子機構を解明することが必須である。そのためにＮＭＲ解析、Ｘ線結晶構造解析をはじめとする構造生物学的手法だけでなく、Chemical Biologyから得られるペプチド・タンパク質に関する有用な生物活性発言に関する情報と併せて有機化学に軸足をおいて創薬研究を展開していくことが必要である。

　Chemical Biologyでは小分子化合物をバイオプロープとして受容体であるタンパク質を攪乱し、生体反応における調節機構を理解することから、対象となるタンパク質の機能を選択的に制御する小分子化合物を開発することが必要不可欠である。しかしながら、バイオプローブとなる小分子化合物の分子設計には一般的な方法論が確立されておらず、対象となるタンパク質ごとにバイオプロープを開発しなければならないのが現状である。

目的

　創薬標的となるタンパク質の機能を調節しうる小分子化合物は、創薬研究のみならず、タンパク質分子の生体内機能を解明する上でも非常に有用なケミカルプローブとなる。このケミカルプローブは対象となるタンパク質に対し部位特異的に作用する必要があり、目的に応じて化学修飾が可能である非ペプチドはより詳細な生物活性発現機構の解析を可能にするものである。従って、天然型ペプチド性リガンドを多様性があり構造的相同性の高い非ペプチドへと効率よく変換する方法論の創製が望まれている。

　そこで本研究ではPeptide to Non-Peptideの普遍的方法論の確立を目的として、有用なバイオイソスターと期待されるフルオロアルケン型ジプペチドイソスター（ＦＡＤＩ ）の高立体選択的合成法を確立することを目指す。続いて、ＣＸＣＲ４アンタゴニストである生理活性ペプチドＦＣ１３１を題材の一つとして取り上げ、合成したＦＡＤＩ を導入したＦＣ１３１誘導体の機能解析、ＦＣ１３１とその誘導体の構造活性相関をもとにＦＡＤＩ の有用性を検証する。

方法

　ＦＡＤＩ の高立体選択的合成は｛右記？｝のスキームに基づいて進めていく。ＦＡＤＩ の合成において必要なのは、アミノ酸の側鎖に相当する α 位及び δ 位にある二つの不斉点とＺ型フルオロオレフィン骨格の構築である。そこで本研究では二つの不斉点、Ｚ型フルオロオレフィンを二つのOne-Pot反応により効率よく構築する。まず一つめの δ 位の不斉点はReformatsky-Honda反応により α 位に二つのフッ素原子を有する β アミノ酸を合成し、続いた分子内に不斉環境を有する３へと誘導する。得られた３に対し、有機銅試薬による一電子還元、続いてトランスメンタル化、不斉アルキル化の三ステップをOne-Pot反応で行うこにより目的とするＦＡＤＩ を得る。

　続いて、ＦＡＤＩ のPeptide to Non-Peptideの一般的方法論における有効性を証明すべく、ＦＡＤＩ をＣＸＣＲ４アンタゴニストである生理活性ペプチドＦＣ１３１に導入し機能解析を行う。

期待される成果

　ペプチドの化学修飾における有効な方法論として、(Ｅ)-アルケン型ジペプチドイソスター（ＥＡＤＩ ）が用いられてきたが、ＥＡＤＩ ではペプチド結合固有の水素結合における静電的極性の低下など機能発現に結びつく力が弱く、有効な手法とならない場合が多い。本研究のターゲットであるＦＡＤＩ ならばもとのペプチド結合と構造的、及び静電的相同性も高いことから従来の力不足と言う問題を克服するものである。また、ＦＡＤＩ の高立体選択的合成法は未だ確立されておらず、本研究は有機合成化学的特色を有している。加えて、創薬標的として重要なＣＸＣＲ４のアンタゴニストであるＦＣ１３１にＦＡＤＩ を導入することで有機合成化学だけでなく、医薬品化学的な有用性を結論できる。すなわち本研究はＦＡＤＩ の高立体選択的合成法の開発という有機化学を基盤としてPeptide to Non-Peptideにおける有効な方法論の掲示、さらに新規ＣＸＣＲ４受容体アンタゴニスト、及びペプチド性リガンドを認識するタンパク質の機能解析におけるプローブの開発といった幅広い分野での応用を見据えており、ポストゲノム時代の創薬研究として重要度の高いものと考えられる。