化学生物学：酸化的環化試薬によって明らかになったトリプトファンのカチオン–π相互作用

タンパク質上でアミノ酸を選択的に共有結合修飾する方法があれば、タンパク質機能の探索や調節からプロテオミクスまで、幅広く多様な応用が可能になる。システイン残基とリシン残基は高い求核性を持つため、酸塩基反応性を介してタンパク質に生体分子を共有結合させる生体共役反応の際の最も一般的な結合部位である。今回我々は、最も存在頻度が低いアミノ酸であるトリプトファンの生体共役反応について、酸化還元反応に基づく戦略を開発した。この方法はオキサジリジンを用いており、インドールからのアルカロイド生合成経路での酸化的環化反応を模倣した、非常に効率がよく特異性の高いトリプトファン標識付けを達成できる。我々は、この方法をTrp-CLIC（tryptophan chemical ligation by cyclization：トリプトファンの環化による化学的連結法）と命名した。そして、従来のクリック反応に匹敵する反応速度でペプチドやタンパク質中のトリプトファン残基に選択的にペイロードを結合させる幅広い利用法を確立し、反応性の極めて高いトリプトファン部位のプロテオーム全体にわたってのプロファイリングを可能にした。さらに、これらの試薬を使うことで、カチオン–π相互作用に関わるトリプトファン残基について、タンパク質を介した相分離過程を調節できる機能的部位を含む、系統的なマップを明らかにした。

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