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擬似プロリン（擬似プロリン、ψ-Proとも呼ばれる）誘導体は、ペプチドのFmoc固相合成中に凝集を最小限に抑えるために人工的に作られたジペプチドである。[1]
歴史
巨大ペプチドの化学合成は、固相ペプチド合成（SPPS）中の溶媒和が低い、または完全に保護されたペプチドフラグメントの溶解度が限られているなどの問題により、依然として制限されています。化学選択的ライゲーション法でさえ、保護されていないペプチドブロックの自己会合によって妨げられます。成長するペプチド鎖の好ましい立体配座とその物理化学的特性との関係の解明により、βシート（ベータシート）の形成は、溶媒和および溶解度の大幅な低下と並行していることが多いことが明らかになりました。[2] [3] [4]外部要因によってペプチドの溶媒和を高める試みの他に、N置換Hmbアミノ酸誘導体[5]や擬似プロリン（右上の図を参照）[6] [ 7] [8]など、凝集および二次構造形成の原因となるペプチドの固有の特性を変える試みがいくつか報告されています。擬似プロリンは、プロリン様環構造を持つセリン（Oxa）またはトレオニン由来のオキサゾリジン[Oxa(5-Me)] とシステイン由来のチアゾリジン（THz）から構成されます（右上を参照）。Mutter と同僚[9] は、セリン、トレオニン、システインのオキサおよびチアプロリン誘導体をそれぞれ Ser(ψPro)、Thr(ψPro)、Cys(ψPro) と定義しました。ここで、略語 ψPro はプロリン（位置 4 にヘテロ原子環置換）との関係を示します。プロリン環の位置 2 に置換がある擬似プロリンは、Ser/Thr/Cys-(ψR1,R2 Pro) と命名されます。 C2置換擬プロリンの先行残基とのシスアミド結合[10]が優先されるため、それらの組み込みによりペプチド骨格のキンク構造が形成され、ペプチドの凝集、自己会合、またはβ構造の形成が防止されます。
したがって、擬似プロリンは同時に 2 つの機能を果たします。つまり、(1) Ser、Thr、Cys の一時的な側鎖保護として、(2)ペプチド合成中およびその後の鎖組み立て中に溶媒和速度とカップリング速度を高めるための可溶性ビルディング ブロックとして機能します。擬似プロリンは、遊離アミノ酸をアルデヒドまたはケトンと反応させることで得られます。[11] [12] N 末端擬似プロリンを含む成長中のペプチド鎖にアミノ酸誘導体をカップリングすると、オキサゾリジン (チアゾリジン) 環系の立体障害と窒素原子の求核性の低下のため、一般に収率が低くなります。したがって、適切に保護された FMOC-Xaa1-Oxa/THz-OH 型のジペプチド誘導体を事前に形成することが、ペプチド合成に使用するには好ましいです。オキサゾリジン環およびチアゾリジン環を含むジペプチド誘導体を調製するには、概念的に異なる 2 つのアプローチが実行可能です。(1)酸フッ化物またはN-カルボキシ無水物 (NCA)を使用した Ser または Thr 由来のオキサゾリジンまたは Cys 由来のチアゾリジンのin situアシル化、および (2) C 末端 Ser または Thr を含むジペプチド (挿入後) へのオキサゾリジン系の直接挿入です。選択する方法は、擬似プロリンの性質だけでなく、環状系の C2 の置換基にも大きく依存します。
利点
擬似プロリンは、合成ペプチドの品質を向上させる強力なツールです。[13]擬似プロリンジペプチドは、長くて難しいペプチドの合成の成功率を大幅に向上させました。擬似プロリンジペプチドは、他のアミノ酸誘導体と同じ方法で導入できます。セリンおよびスレオニンを含むペプチドのFMOC固相ペプチド合成（SPPS）で擬似プロリン（オキサゾリジン）ジペプチドを日常的に使用すると、粗生成物の品質と収率が著しく向上し、失敗した配列の不必要な繰り返し合成を回避するのに役立ちます。[14]擬似プロリンジペプチドは、扱いにくいペプチド、長いペプチド/小さなタンパク質、および環状ペプチドの合成に特に効果的であることが証明されており、多くの場合、他の方法では製造できないペプチドの製造を可能にしています。これらのジペプチドの使用は非常に簡単です。ペプチド配列中のセリンまたはスレオニン残基を、その前のアミノ酸残基と一緒に適切な擬似プロリンジペプチドに置き換えるだけです（右の図を参照）。切断と脱保護により、本来の配列が再生されます。[15] [16] [17]
改善点
従来、固相合成では、あらゆる種類のペプチドの合成にポリスチレンベースの樹脂が使用されてきた。しかし、これらの樹脂は疎水性が高いため、特に複雑なペプチドの合成では一定の制限があり、そのような場合にはポリエチレングリコール(PEG) ベースの樹脂の方が優れた結果をもたらすことが多い。複雑なペプチドの組み立てを促進するもう 1 つの強力な戦略は、擬似プロリンジペプチドを使用することである。これらの誘導体は、凝集した配列でカップリング収率が低下する原因となる鎖間の相互作用を阻害する。現在では、40アミノ酸残基までのほぼすべてのペプチドの合成に、豊富な化学ツールを利用できる。しかし、いくつかの小型ペプチドと多くの大型ペプチドおよび/またはタンパク質は、依然として従来の方法では利用できない。
最近、RANTES (24-91) の効率的な段階的固相合成法が発表されました。RANTES は、CD8+ T 細胞によって産生される主要な HIV 抑制因子です。[18]セリンプロテアーゼ CD26/ジペプチジルペプチダーゼ IV (CD26/DPP IV) は、RANTES (1-91) から RANTES(24-91) への NH2 末端切断を誘導し、M 指向性HIV -1 株による単球の感染を阻害します。 [19] RANTES(24-91) の 68 アミノ酸は凝集する傾向が強いです。[20]この方法は、PEG ベースの ChemMatrix 樹脂と擬似プロリンジペプチドの利点を組み合わせたものです。[21]
擬似プロリンモノマーへの直接カップリング。
Senko らは、ポリペプチド合成における個々の単一残基の擬似プロリン誘導体の有効性を初めて確認した。文献によると、Ser(ΨPro) の変換は優れていたが、Thr(ΨPro) は広範囲に変化した。擬似プロリンモノマーのアシル化は、アシル化残基の化学的性質にも依存した。[22] Manne らは Ser(ΨPro) を使用し、JR10 は Thr(ΨPro) を利用して、これまでは入手が困難であったヒト成長ホルモン (hGH) 由来のポリペプチドの合成に成功した。[23] [24] Senko らの研究を基に、Szaniszló らは最近、Thr(ΨPro) のアシル化効率を改善し、それを連続フローペプチド合成装置に組み込んだ。 [25]
参照
参考文献
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