JPH1135594A - ムチン型糖鎖合成中間体 - Google Patents

ムチン型糖鎖合成中間体

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JPH1135594A
JPH1135594A JP9212676A JP21267697A JPH1135594A JP H1135594 A JPH1135594 A JP H1135594A JP 9212676 A JP9212676 A JP 9212676A JP 21267697 A JP21267697 A JP 21267697A JP H1135594 A JPH1135594 A JP H1135594A
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JP
Japan
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group
compound
residue
serine
protecting
Prior art date
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Pending
Application number
JP9212676A
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English (en)
Inventor
Katsumi Ajisaka
鯵坂勝美
Ichiro Matsuo
松尾一郎
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Meiji Dairies Corp
Original Assignee
Meiji Milk Products Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/55Design of synthesis routes, e.g. reducing the use of auxiliary or protecting groups

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  • Saccharide Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 Galβ1-3GalNAc-Serine誘導体のガラク
トース残基の6位に保護基を導入することにより、(6-O
-R1-Gal)β1-3GalNAc-Serine誘導体を得る。 【効果】 ムチン型糖鎖合成の中間体である(6-O-R1-Ga
l)β1-3GalNAc-Serine誘導体を簡便かつ短工程で合成す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は複合糖質糖鎖のう
ち、ムチン型糖鎖に属する糖鎖を合成する際に有用な中
間体に関する。
【0002】
【従来の技術】おもに細胞表面に存在していて、蛋白質
や脂質に結合している糖の鎖、即ち糖鎖は核酸、蛋白質
に次ぐ第三の鎖として脚光を浴びている。それらの糖鎖
は様々な役割・機能をもつこと、さらにそれらの機能を
うまく利用することにより、医学的、応用生物学的にま
ったく新しい戦略を構築しうる可能性が示唆されてい
る。
【0003】糖鎖が蛋白質と結合している場合、その結
合の様式は2通りあり、それぞれアスパラギン残基に結
合しているN−結合型糖鎖と、セリンあるいはスレオニ
ン残基に結合しているO−結合型糖鎖といわれている。
O−結合型糖鎖はムチン型糖鎖とも呼ばれるとおり、生
体の中のムチン質中に多く見られる。構造的特徴とし
て、ムチン型糖鎖はシアル酸を含んでいるものが多い。
シアル酸は、生体内において糖蛋白質が様々な機能を発
揮する源泉ともいわれており、シアル酸を含むムチン型
糖鎖は生体内で重要な役割を果たしていることが推測さ
れる。
【0004】このような観点から、特にシアル酸を含む
ようなムチン型糖鎖を効率的に合成することは、糖鎖生
物学的な意味からだけでなく、医学分野、薬学分野にお
いても重要な貢献を果たすことが期待される。
【0005】しかしながら、従来ムチン型糖鎖の合成は
純然たる有機化学的手法によって行われてきた。(中原
義昭、小川智也、有機合成化学、第50巻、410-428 (199
2))オリゴ糖を有機化学的手法により合成するには、反
応に関与しない水酸基を全て保護し、ただ一つ残った水
酸基に1位を活性化した糖供与体の糖を結合するという
方法がとられるのが普通である。もし、ここでさらに糖
鎖を伸張する場合には、合成された2糖から次に糖を結
合する位置の水酸基のみをフリーにする必要があり、糖
の数が増えるにつれて合成の難度は急速に上昇する。
【0006】一方、そのような有機化学的合成法の不都
合さに鑑み、近年酵素を利用した糖鎖合成法が発展しつ
つある。(碓氷泰市、化学と工業、第43巻、950-952 (1
990))酵素合成法は酵素の基質特異性を利用して、特定
の結合のみを得ることができるため、水酸基の保護およ
び脱保護の必要がない点が利点である。しかしその反
面、目的の糖鎖を合成するための酵素の探索が、極めて
重要なブレークスルーポイントとなる。また、酵素合成
法の場合、分岐した構造を構築することが難しいことも
酵素合成法の弱点の一つである。
【0007】従って、ムチン型糖鎖合成の現状は、保護
および脱保護を繰り返す長い工程による有機化学的合成
法か、酵素合成法による直鎖からなる単純な糖鎖の合成
という形で行われている。即ち、有用なムチン型糖鎖を
工業的規模で生産する手段は、現在のところ確立されて
いるとはいいがたい。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、酵素法と化学合成法の弱点を補った方法により、効
率的にムチン型糖鎖を合成する方法を提供することにあ
る。
【0009】ここで、具体的にムチン型糖鎖の合成を考
えた場合、その骨格としてGalβ1-3GalNAc-Serineとい
う2糖−セリン結合物が重要なキー物質であることが浮
かび上がる。即ち、この化合物は5種類あるムチン型糖
鎖の基本構造のうちのコア1型およびコア2型の糖鎖の
構成要素になっており、この化合物のガラクトース(Ga
l)残基の3位およびN-アセチルガラクトサミン(GalNA
c)残基の6位に側鎖を伸張すれば、様々な構造のコア
1型およびコア2型のムチン型糖鎖を合成することがで
きる。ところが、この2糖−セリンのなかで、ガラクト
ース残基の6位水酸基には本来なにも結合せずにフリー
で残しておくべき位置であるにも拘わらず、一級水酸基
であるために反応性が高い。従って、この水酸基は保護
しておくことが望ましい。即ち、コア1型およびコア2
型のムチン型糖鎖を合成するために、(6-O-R1-Gal)β1
-3GalNAc-Serine誘導体をキー化合物として提案するこ
とができる(ここでR1は保護基を表す)。しかし、さ
きにも述べたように、このような化合物を純然たる有機
合成的手法で合成するにはあまりにも工程数が多くなっ
てしまう。
【0010】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、上
記課題を解決すべく種々検討した結果、GalNAcをセリン
に結合する反応、およびガラクトースをGalNAc-Serine
に結合する反応には酵素合成法を利用し、できあがった
Galβ1-3GalNAc-Serineのガラクトース残基の6位水酸
基を保護する反応に有機合成化学的手法を利用すること
により、極めて簡便に且つ効率的に(6-O-R1-Gal)β1-3
GalNAc-Serine誘導体を得ることに成功し、本発明を完
成するに至った。
【0011】
【発明の実施の形態】本(6-O-R1-Gal)β1-3GalNAc-Ser
ine誘導体において、R1としてはtert-ブチルジメチル
シリル基、tert-ブチルジフェニルシリル基、トリチル
基、ピバロイル基、ベンゾイル基、アセチル基、ベンジ
ル基などが使用でき、セリン残基のアミノ基の保護基と
してはベンジルオキシカルボニル基、tert-ブチルオキ
シカルボニル基、9−フルオレニルメトキシカルボニル
基、アリルオキシカルボニル基、トリクロロエトキシカ
ルボニル基など通常のペプチド合成に使用されるアミノ
基の保護基であればどのような保護基でも差し支えな
い。また、カルボキシル基の保護基はメチル基、エチル
基、ベンジル基、アリル基、ペンタフルオロフェニル基
などが好ましい。
【0012】本発明化合物を用いれば、1位を活性化し
た側鎖用の糖あるいは糖鎖を、一級水酸基であるN-アセ
チルガラクトサミンの6位および、比較的活性の高いガ
ラクトース残基の3位に化学合成手法により結合するこ
とができる。この場合の、化学合成反応には通常行われ
ている糖鎖合成用の反応であれば、特に限定されるもの
ではなく、例えば活性化方法として、トリクロロイミジ
ル化、ハロゲン化、チオフェニル化、アセトイミデート
化等が用いられる。
【0013】また、一級水酸基と二級水酸基の反応性の
違いを利用して、反応条件を限定することによりGalNAc
残基の6位とガラクトース残基の3位に異なる糖あるい
は糖鎖を結合することも可能である。
【0014】さらに本発明化合物を用いて、異なる糖あ
るいは糖鎖を導入する別報としては、本発明化合物のGa
lNAc残基の6位水酸基を特定の保護基、例えば一級水酸
基のみに選択的に結合することが知られている保護基で
保護した後に、ガラクトース残基の3位に糖あるいは糖
鎖を導入し、その後GalNAc残基の6位の保護基を脱離し
て、その位置に別の糖あるいは糖鎖を結合することがで
きる。この場合、GalNAc残基の6位の保護基は、ガラク
トース残基の6位の保護基と異なる種類の保護基でなけ
ればならないのは当然である。
【0015】本発明化合物を合成するには、アスペルギ
ルス(Aspergillus)属由来のα-N-アセチルガラクトサ
ミニダーゼを用いたリバースハイドロリシス反応によ
り、GalNAcとセリンまたはセリンのエステル化合物を縮
合させる。セリンエステル化合物とは、セリンのメチ
ル、エチル、ベンジル、アリルエステル等を示してい
る。そのようにして得られたGalNAc-Serineのエステル
のアミノ基を定法により保護する(タンパク質化学、共
立出版社、ペプチド合成の基礎と実験、丸善)。保護基
としては通常のペプチド合成に用いられる保護基であれ
ば特に限定されるものではなく、例えばベンジルオキシ
カルボニル基、tert-ブチルオキシカルボニル基、9-フ
ルオレニルメトキシカルボニル基、アリルオキシカルボ
ニル基、トリクロロエトキシカルボニル基等が用いられ
る。次に、そのようにして得られたGalNAc-Serine誘導
体を受容体とし、ガラクトースのβ-グリコシド化合物
を供与体として、β-ガラクトシダーゼの転移反応によ
り、Galβ1-3GalNAc-Serine誘導体を得ることができ
る。ここで、ガラクトースのグリコシドとしてはβ-ガ
ラクトシダーゼの基質となるグリコシド化合物であれば
アグリコンの種類はなんら規定されないが、特にパラ-
あるいはオルト-ニトロフェニル-β-D-ガラクトピラノ
シドが好ましい。また、この反応で用いられるβ-ガラ
クトシダーゼとしては、β1-3結合を加水分解する酵素
であれば特に限定されるものではないが、例えば特願平
8−192734記載のβ-ガラクトシダーゼあるいは
ストレプトコッカス6646K由来のβ-ガラクトシダ
ーゼを用いることができる。特に、前者を用いた場合に
は60%以上の収率でGalβ1-3GalNAc-Serine誘導体を
得ることができる。
【0016】次いで、Galβ1-3GalNAc-Serine誘導体に
ジメトキシプロパンを用いてガラクトース残基の3位と
4位の水酸基およびGalNAc残基の4位と6位の水酸基の
間をジイソプロピリデン化した後、立体的にかさ高い保
護基を作用させると、一級水酸基であるガラクトース残
基の6位のみが選択的に保護される。しかる後にイソプ
ロピリデン基を脱離することにより、本発明化合物を得
ることができる。あるいはGalβ1-3GalNAc-Serine誘導
体に直接、立体的にかさ高い保護基を条件を限定しつつ
反応させると、ガラクトース残基の6位が保護された化
合物と、GalNAc残基が保護された化合物の混合物が生成
するので、その中からカラムクロマトグラフィー法によ
り分離することにより、一段階で本発明化合物を得るこ
ともできる。
【0017】しかしながら本発明の効果は、Galβ1-3Ga
lNAc-Serine誘導体のガラクトース残基の6位のみを選
択的に保護する方法に限定されることはなく、いかなる
反応方法で保護を行っても差し支えないことはいうまで
もない。
【0018】本発明化合物を受容体として、1位を活性
化した単糖あるいはオリゴ糖供与体を反応させた場合、
供与体の糖はまず一級水酸基であるGalNAc残基の6位に
結合子、次いでその次に活性の高いガラクトース残基の
3位水酸基に結合する(蟹江治、化学と工業、第46巻、
1445-1446、(1993)、長谷川明、木曽真、現代化学、N
o. 11、44-51、(1991)、T. Murase, H. Ishida, M. K
iso, and A. Hasegawa, Carbohydr. Res., 188, 71-80
(1989))。従って本発明化合物を用いれば、ガラクトー
ス残基の3位およびGalNAc残基の6位に同種の糖あるい
はオリゴ糖の結合した糖鎖の合成は当然のこと、異なる
種類の糖あるいはオリゴ糖の導入も反応条件をコントロ
ールすれば容易に選択的に合成できる。即ち、本発明化
合物はいろいろな種類のムチン型糖鎖を合成する際の基
本的な中間体である。
【0019】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0020】実施例1 40mgのGalβ1-3GalNAc-N-Cbz-Serine allyl ester(K.
Suzuki, et al., Tetrahedron Letters, 38, 1211-1214
(1997)) を、20mlのジメトキシプロパンに溶解し、10m
gのカンファースルホン酸を添加して室温で24時間攪拌
した。50mlのピリジンを加えて反応を停止した後、反応
液を濃縮してシリカゲルカラムに供し、クロロホルム:
メタノール(9:1)の混合溶媒で溶離することによ
り、46mgのジイソプロピリデン誘導体を得た。20mgのジ
イソプロピリデン誘導体を1mlのジメチルホルムアミド
に溶解し、これに21mgのtert-ブチルジメチルクロリド
とイミダゾールを加え攪拌した。大過剰のメタノールを
加えて反応を停止した後、反応液を濃縮した。残さをシ
リカゲルカラムに供し、酢酸エチル:メタノール89:
1)の混合溶媒で溶離することにより、23mgのジイソプ
ロピリデン化合物を得た。17mgのジイソプロピリデン化
合物を1mlの70%酢酸水溶液に溶解し、50℃にて3時間
攪拌した。反応液を濃縮してシリカゲルカラムに供し、
酢酸エチル:メタノール混合溶媒(9:1)で溶離する
ことにより、6.7mgの本発明化合物を得た。合成ルート
を反応式Aに示す。
【0021】
【化2】
【0022】ここで得られた本発明化合物の500MHzプロ
トンNMRスペクトルを図1に示す。
【0023】
【図1】
【0024】実施例2 実施例1の反応において、23mgのtert-ブチルクロロジ
メチルシランの代わりに、26mgのtert-ブチルクロロジ
フェニルシランを用いて同様の反応を行うことにより、
相当する6−O−tert-ブチルジフェニルシリル誘導体
7.1mgを得た。合成ルートを反応式Bに示す。
【0025】
【化3】
【0026】
【発明の効果】本発明により、複合糖質糖鎖のうち、ム
チン型糖鎖に属する糖鎖を簡便に合成できる。
【0027】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られた本発明化合物の500MHzプロ
トンNMRスペクトル。Varian Unity 500 NMR Spectromet
erにより、重メタノールを溶媒とし、TMSを内部標準と
して測定した。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(1) 【化1】 (式中、R1はtert-ブチルジメチルシリル基、tert-ブ
    チルジフェニルシリル基、トリチル基、ピバロイル基、
    ベンゾイル基、アセチル基またはベンジル基、R2はベ
    ンジルオキシカルボニル基、9−フルオレニルメトキシ
    カルボニル基、tert-ブチルオキシカルボニル基、アリ
    ルオキシカルボニル基またはトリクロロエトキシカルボ
    ニル基、R3はベンジル基、アリル基、メチル基、エチ
    ル基またはペンタフルオロフェニル基を示す)で表され
    るオリゴ糖誘導体。
JP9212676A 1997-07-24 1997-07-24 ムチン型糖鎖合成中間体 Pending JPH1135594A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003507485A (ja) * 1999-08-20 2003-02-25 スローン−ケッタリング インスティトュート フォア キャンサー リサーチ 新規な複合多糖、グリコアミノ酸、これらへの中間体、及びこれらの使用
US9493580B2 (en) 2010-06-11 2016-11-15 Sloan-Kettering Institute For Cancer Research Multivalent glycopeptide constructs and uses thereof

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JP2012132025A (ja) * 1999-08-20 2012-07-12 Sloan-Kettering Inst For Cancer Research 新規な複合多糖、グリコアミノ酸、これらへの中間体、及びこれらの使用
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