研究課題名：生理活性発現分子機構に基づく生物活性物質の創製

1．研究課題名：

生理活性発現分子機構に基づく生物活性物質の創製

2．研究期間：

平成16年度～平成20年度

3．研究代表者：

磯部　稔（名古屋大学大学院生命農学研究科・教授）

4．研究代表者からの報告

（1）研究課題の目的及び意義

　生理活性天然有機化合物に関して、超微量物質の化学構造決定と、複雑な構造を持つ物質の全合成・生理活性の改善を目指した類縁活性体の化学合成という2大領域に次いで、第3研究分野として、生理作用発現の分子機構解明という分野が形成された。つまり、急務としてきた生理活性天然有機化合物と生体高分子の構造を相互に識別し合う分子間相互作用の基本原理を理解することが、第1・第2大領域の発展の基に実現するも夢ではなく、大きな研究目的とすることが可能となったのである。第3分野における分子情報伝達は、生理活性物質とその標的となるタンパク質分子との複合体形成を鍵段階として引き起こされる。活性発現の分子が遭遇する場面で、分子情報が構造認識機構によって伝達されて、活性発現のカスケード機構が働いている生物現象はよく理解されている。申請者がここで確立した手法は、分子情報伝達のもとになる生理活性天然有機化合物が、巨大分子であるタンパク質の中で果たす分子構造相互認識機構の役割・原理を解明する手法である。本研究の目的は、この手法と有機合成を駆使して、著しい生理活性をもつ天然有機化合物とタンパク質を模範として、これらの両分子間相互作用を解明し、そこで明らかになった分子情報伝達の原理を基に、合成的に活性物質を分子設計・創製することである。これらの研究展開は、究極的には創薬化学への利用の道を拓くことにつながり、意義深い。

（2）研究の進展状況及び成果の概要

　生体内において、低分子活性物質とタンパク質相互間の分子情報伝達は、両者の複合体形成を鍵段階として引き起こされるので、その軌跡を追跡した。タンパク質脱リン酸酵素阻害では、光親和性標識をもつトートマイシン新アナログを分子設計し、被修飾分子の検索法を検討した。活性の著しい天然物とタンパクを模範として、その分子間相互作用を解明するため、昆虫休眠卵の中に発現する時間読みタンパク質を素材に研究を進めた。この金属・糖タンパク質の構造を超微量で構造変化追跡法を確立し、金属の結合位置が移動しコンフォメーションが変化することが時間読みの本質であるというきわめて興味深い結果を得た。この際、時間読みタンパク質調節ペプチドの動きを、ナノLC-MSで追跡し修飾位置の移動を特定することに成功した。一方、発光タンパク質では、光親和性標識セレンテラジン発光素子の新規合成法を確立した。発光素子の挙動を追跡する際に必要な各種位置異性体を簡便に合成できるので、ニトレン・カルベンを特異的に発生し、各種発光タンパク質の修飾を行った。発光タンパク質の素子の発光能を測定し、その結果に基づいて次候補素子を設計・発光物質を創製した。この手法は創薬化学に利用できる。また、チャネルタンパク質に相互作用するテトロドトキシンの全合成では、別ルートの効率的な合成についての本論文を発表した。同タンパク質に作用する巨大分子シガトキシン全合成についても、コバルト錯体リガンド交換法を開発して選択性を向上した。両セグメントカップリングを経て全合成完成間近である。

5．審査部会における所見

A（現行のまま推進すればよい）
　研究代表者は、力量ある有機合成化学を用いて生理活性物質を合成し、通常ブラックボックスになりがちなたんぱく質との相互作用を質量分析を用いて解析することにより活性部位を特定し、その知見を基に有機合成により新しい生理活性物質の創製を目指すユニークな研究を推進している。生理活性物質を一つ一つ合成し、手間のかかる研究を着実に進めている。研究は順調に進展しており、特別推進研究として現行のまま推進すればよいと判断した。創薬への展開に向けてさらに研究が進展することを期待する。