タンパク質化学合成を加速するワンポットペプチド連結法の開発

抄録

タンパク質化学合成は、部位特異的に翻訳後修飾や機能性分子が導入された修飾タンパク質や、D-アミノ酸から構成される鏡像タンパク質など、遺伝子工学的手法では作製困難なタンパク質を均一サンプルとして提供できる強力な方法である。その基本的な合成手順は、固相合成によって調製したペプチド断片をnative chemical ligation（NCL）に代表されるペプチド連結反応よって繋ぎ合わせる、というものである。しかし、分子量の大きなタンパク質の合成では連結すべき断片数が多くなり、それに伴う精製回数の増加が全体の収率低下と合成時間の増大を招く。この問題に対し、3つ以上のペプチド断片を精製することなく順次連結するワンポットペプチド連結が開発されてきた。本稿では、我々がこれまでに開発してきたワンポット連結法を概説する。まず、N-アリルオキシカルボニル（Alloc）保護システインとパラジウム錯体を用い、4-メルカプトフェニル酢酸（MPAA）が NCL 触媒・脱保護促進剤・脱保護剤クエンチャー、という3つの役割を果たす連結法を確立し、ペプチド5断片のワンポット連結を世界にさきがけて達成した。さらに、パラジウム錯体に代えてルテニウム錯体を用いることで、触媒量の脱保護剤でAlloc基を定量的に脱保護でき、200残基を超えるタンパク質のワンポット合成を可能とした。また、チオエステルを分解しないアルデヒドスカベンジャー AMDBH を開発し、チアゾリジン（Thz）基の繰り返し脱保護反応によってモノユビキチン化ヒストンH2A.Z（209アミノ酸）のワンポット合成を達成した。最近では、新たに設計したアリル系保護（TfeAllocam保護）システインとN-Sアシルシフト型チオエステル前駆体を組み合わせることで、連結方向を切り替える初のワンポット連結を実現し、287残基のジモノユビキチン化ヒストンH3のワンポット合成を達成した。これらの手法はタンパク質化学合成の効率を大きく向上させ、将来的により複雑なタンパク質の合成に向けた基盤になることが期待される。