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糖ペプチドは、ペプチドを構成する アミノ酸残基の側鎖に共有結合した炭水化物部分(グリカン)を含むペプチドです。
過去数十年にわたり、細胞表面のグリカン（膜タンパク質または脂質に付着）とタンパク質に結合したグリカン（糖タンパク質）が生物学において重要な役割を果たしていることが認識されてきました。たとえば、これらの構造は受精、[1]、免疫系、[2]、 脳の発達、[3] 、内分泌系、[3]、炎症において重要な役割を果たすことが示されています。[3] [4] [5]
糖ペプチドの合成は、研究者が自然界におけるグリカンの機能を解明するための生物学的プローブと、有用な治療およびバイオテクノロジー用途を持つ製品を提供します。[説明が必要] [引用が必要]
糖ペプチド結合の多様性
いいえ-結合グリカン
N結合型グリカンは、グリカンがアスパラギン（Asn、N）残基に結合していることからその名前が付けられ、自然界で見つかる最も一般的な結合の1つです。N結合型グリカンの大部分はGlcNAc-β-Asn [6]の形をとりますが、GlcNac-α-Asn [7]やGlc-Asn [8]などの他のあまり一般的ではない構造結合も観察されています。タンパク質の折り畳みと細胞接着における機能に加えて、タンパク質のN結合型グリカンはタンパク質の機能を調節することができ、場合によってはオンオフスイッチとして機能します。[5]
お-結合グリカン
O結合型グリカンは、アミノ酸の ヒドロキシル側鎖（通常はセリンまたはトレオニン）とグリカンとの結合によって形成されます。O結合型グリカンの大部分は、GlcNac- β -Ser/ThrまたはGalNac-α-Ser/Thrの形をとります。[6]
Ｃ-結合グリカン
3つの結合のうち、最も一般的でなく、最も理解されていないのはC結合型グリカンです。C結合とは、マンノースがトリプトファン残基に共有結合することを指します。C結合型グリカンの例としては、α-マンノシルトリプトファンがあります。[9] [10]
糖ペプチド合成
文献では糖ペプチドの合成方法がいくつか報告されています。これらの方法のうち、最も一般的な戦略を以下に示します。
固相ペプチド合成
固相ペプチド合成(SPPS)には、糖ペプチドの合成に線形アセンブリと収束アセンブリの 2 つの戦略があります。線形アセンブリは、ビルディング ブロックの合成と、その後のビルディング ブロックを結合するための SPPS の使用に依存します。このアプローチの概要を以下に示します。
以下に示すように、単糖アミノ酸構成要素 の合成にはいくつかの方法があります。
単糖アミノ酸ビルディングブロックがペプチドカップリング条件、アミン脱保護条件、樹脂切断に対して安定していることを条件とする。線形アセンブリは、文献に多くの例があるように、糖ペプチドの合成のための一般的な戦略であり続けている。[13] [14] [15]
収束的アセンブリ戦略では、ペプチド鎖とグリカン残基が最初に別々に合成されます。次に、グリカンがペプチド鎖の特定の残基にグリコシル化されます。このアプローチは、グリコシル化段階での反応収率が低いため、線形戦略ほど人気がありません。[16]
糖ペプチドライブラリーを作成するためのもう一つの戦略は、Glyco-SPOT合成技術を使用することです。[17]この技術は、既存のSPOT合成法を拡張したものです。[18]この方法では、糖ペプチドのライブラリーは、固相として機能するセルロース表面（ろ紙など）上に作成されます。糖ペプチドは、FMOC保護アミノ酸をスポットすることによって生成され、非常に少量の糖アミノ酸を使用してマイクログラム（ナノモル）規模で合成を行うことができます。この技術の規模は、ペプチドあたりの糖アミノ酸の量を減らすことでスクリーニング用のライブラリーを作成するのに有利です。しかし、より大量の糖ペプチドを作成するには、従来の樹脂ベースの固相技術の方が適しています。
ネイティブ化学ライゲーション
ネイティブケミカルライゲーション（NCL）は、糖ペプチドフラグメントの線形カップリングに基づく収束合成戦略です。この技術は、下図に示すように、1つのペプチドフラグメントのN末端システイン残基と他のペプチドフラグメントのC末端のチオエステルとの間の化学選択的反応を利用します[19]。
標準的なSPPS（50アミノ酸残基に制限されている）とは異なり、NCLは大きな糖ペプチドの構築を可能にする。しかし、この戦略は、N末端にシステイン残基を必要とするという事実によって制限されている。システイン残基は自然界ではまれなアミノ酸残基である。[19]しかし、この問題は、システイン残基をアラニンに選択的に脱硫することによって部分的に解決されている。[20]
参照
参考文献
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さらに読む
- Emanual Maverakis 他「免疫システムにおけるグリカンと自己免疫のグリカン変化理論」(PDF)。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズの糖ペプチド関連メディア