倉田奨励金研究報告書｜2018 年度（第 50 回）助成■受領№1375

COPD 簡易診断を目指した弾性線維エラスチン架橋ペプチドの抗原・抗体作製

代表研究者

臼杵 豊展

上智大学理工学部物質生命理工学科准教授

1．研究⽬的COPD（chronic obstructive pulmonary disease;慢性閉塞性肺疾患）は、喫煙を代表とする有毒な粒断法としての実⽤化は困難である。しかも、弾性線
維エラスチンはその不溶性および不結晶化性のため、X線やNMRなどによる構造解析が進んでいない。

⼦やガスの吸⼊、または加齢などによる肺胞の不可

そこで本研究では、次のような⽬的を掲げる。

逆的な破壊にともない発症する。WHO（世界保健

弾性線維エラスチンの⽣化学的知⾒に⽴った架橋機関）によるとCOPDは現在、世界第３位の死因で構造の研究から、desmosineはエラスチン内のアラある。臨床現場では、スパイロメトリー法や画像解ニン（Ala）豊富な部位に存在していることが⽰唆

析などの総合的評価により診断を下しているが、時されていることをふまえ、本研究ではAlaを含む環間やコストが甚⼤であり、しかもその根治薬は未開状ペプチドが結合した化合物1（図１）を設計する。

発である。今後、世界規模でのCOPD患者の増加とそして、当研究室で独⾃に開発したパラジウム触医療費の増⼤が危惧されており、簡便な診断薬の確媒による連続的なクロスカップリング反応と脱⽔⽴が切望されている。また最近では、COPD患者も縮合反応を基盤とした有機合成化学によって、そしくはその予備軍患者の新型コロナウイルスによの挑戦的な合成を推進する。得られた1とキャリアる発症率・死亡率が⾼いという報告もなされている。

タンパク質であるBSAとの複合体（コンジュゲー

肺胞や⽪膚、⾎管などの伸縮を主につかさどるト）を作製し、これを抗原としてマウスなどの実弾性線維エラスチンは、786アミノ酸からなるトロ験動物へ免疫したのち、ポリクローナル抗体を作ポエラスチンが架橋重合した多量体型ファイバー製する。このようにして、COPD患者の尿や⾎液構造をもつ。その架橋に寄与するアミノ酸として、だけで簡便に疾患を判断できる診断薬の開発研究

desmosine（図１）およびisodesmosineが知られてに必要な研究を推進する。

いる。COPD患者の⾎液や尿を加⽔分解処理しAla

LC-MS/MS分析すると、desmosineが健常者よりH 2Nも多く観測されるため、desmosineはCOPDのバイオマーカーである。すなわち、COPDの進⾏にと

CO2H
CO2H

N

H 2N

desmosine

HN

HNO
Ser HN
Ala

Ala
O
CO2H

OH
O

N

NH

H
N

O
Ala

は、コスト・時間・設備などの観点から簡便な診

Ala
O

N
H HN

CO2H

NH2

H 2N

臨床試料の加⽔分解処理に続くLC-MS/MS測定

OH
N

H 2N

CO2H

もないエラスチンの崩壊が進み、結果として⽣体内へ代謝されるdesmosine量が増加する。しかし、

O

CO2H

NH2O

cyclic desmosine, 1

図１

Desmosine と環状 desmosine ペプチド 1

倉田奨励金研究報告書｜2018 年度（第 50 回）助成

2．研究内容mol%)、CuI（40 mol%）を利⽤した4位選択的なピリジニウムアミノ酸desmosineは、トロポエラ

薗頭クロスカップリングによって4の合成に成功

スチンのリシン残基が酵素リシルオキシターゼにした。次に、得られた4のピリジン環の3および5よりアルデヒドへ酸化されアリシンとなることを位に対して、別途調製したヨードアミノ酸5から誘発端とし、続く多段階の脱⽔縮合反応によるピリ導した有機亜鉛試薬とのPd-PEPPSI (20 mol%)をジン環を形成し⽣合成される。報告されているト

⽤いた根岸クロスカップリングによって、トリカ

ロポエラスチンのアミノ酸配列情報から、ピリジップリング体とした後、選択的なCbz保護基の除ン環を含むアラニンリッチな環状ペプチド構造1去により6を得た。そして強⼒な縮合剤であるが推定されている。本研究では有機合成化学を駆COMU/Oxymaを⽤いた分⼦内縮合によって、⼀使して、この環状ペプチドの合成を⽬指すことに環状ペプチド7の合成に成功した。
次に、この7と別途合成したトリペプチドした。
⽬的の1の合成の鍵反応として、ピリジン環とアSer-Ala-Alaのカルボン酸8を、COMU/Oxymaの条ミノ酸との間の炭素−炭素結合の構築には、パラ件下、分⼦間縮合した後、分⼦内N-アルキル化にジウム触媒を⽤いた位置および化学選択的なクロよるピリジニウム塩の構築をおこない、9とした。

スカップリングを採⽤し、ペプチド結合について最後に、すべての保護基の除去を経て、⽬的の⼆は、分⼦間または分⼦内縮合反応を⽤いて構築す環状ペプチド1の合成を完了した。現在、得られたることにした（図２）。トリハロピリジン2を出発化合物を⽤いたキャリアタンパク質複合体の調製物質として、別途調製した３つのAlaをもつアルを⾏っており、抗原・抗体作製を推進中である。

キ ン 3 と Pd2(dba)3 (10 mol%) 、 P(2-furyl)3 (40BocHN
I
Br

H
N

N
H

O

Br

CO2Bn

O

3O

NH

NH
CO2Bn

Sonogashira cross-coupling

N

O

N
H

BocHN

OI

O

H
N

Br

NHCbz
ButO2C
5Negishicross-coupling
then,deprotection

Br

2N

O

O

H
N

N
H HN

BocHN
CO2tBuCO2tBu

N
7

CO2H

HO

N
H

BocHN

NH

CO2tBu

O
I
O
O
HN

HN

CbzHN
8

環状 desmosine ペプチド 1 の合成

HN
O

CO2tBuO

then,intramolecular
N-alkylation

CO2tBu
6O

HN

HN

HN

O

OH
O

N

NH

H
N

1deprotection

NHCbz
O

9CO2H

N

O

HNOONH2

H2N

CO2tBuintermolecularcondensation

NH HN

BocHN

intramolecularcondensation

OOHNOOHN

H2 N

図２4倉田奨励金研究報告書｜2018 年度（第 50 回）助成

３．発表（研究成果の発表）
国内外の学会誌、学会講演会等における発表を５件程度記載。
記載内容：⽒名、題⽬、誌名、巻、号、⾴（年次）、学会名（場所、年次）
Daria A. Baut, Nao Tanaka, Reiko Yokoo, Toyonobu
Usuki“Preparation of Isodesmosine-KLH Conjugate for
ELISA System”

Chirality, 32, 431-436 (2020)
⽯⽥優理⼦、東海林⼤、⽊村⾼岳、⾅杵豊展「環状desmosine型ペプチドの合成研究」
⽇本化学会第100春季年会、2020年3⽉22⽇、東京理科⼤学
宮城聖⽮、横尾玲⼦、⾕川貴寛、⾅杵豊展「desmosine-BSA複合体抗原の合成」
⽇本化学会第100春季年会、2020年3⽉22⽇、東京理科⼤学