Title ポリシアロ-ガングリオ系ガングリオシドの系統的合成法の確立( 内容の要旨 ) Author(s) 石田, 秀樹 Report No.(Doctoral Degree) 博士(農学) 甲第070号 Issue Date 1996-03-14 Type 博士論文 Version URL http://hdl.handle.net/20.500.12099/2411 ※この資料の著作権は、各資料の著者・学協会・出版社等に帰属します。
氏 名(本籍) 学 位 の 種 類 学 位 記 番 号 学位授与年月 日 学位授与の 要件 研究科及び専攻 研究指導を受けた大学 学 位 論 文 題 目 審 査 委 貞 石 田 秀 樹 (大阪府) 博士(農学) 農博甲第70号 平成8年3月14日 学位規則第4条第1項該当 連合農学研究科 生物資源科学専攻 岐阜大学 ポリシアローガングリオ系ガングリオシドの系 統的合成法の確立 主査 岐 阜 大 学 教 授 長谷川 副査 岐 阜 大 学 教 授 木 骨 副査 信 州 大 学 教 授 茅 原 副査 静 岡 大 学 教 授 碓 氷 副査 岐 阜 大 学 助教授 石 田 泰 秀 明 眞∵紘 市 治 論 文 の 内 容 の 要 旨 糸朋包表層には糖蛋白質や糖脂質が存在し､糖鎖部分を細胞外に配向させ､ 外界の情報の認識や自己の存在を示し､ホルモン,ウイルス､バクテリア､ 細胞毒素､その他のレセプター機能をはじめ､細胞間認識や細胞の分化･ 増殖､がん化､受精､免疫などの基本的な生命現象に深く関わる分子種で あり､その生物学的役割の多彩さから､最近特に注目を集めている｡その 中で､特異な構造を有する炭素9原子からなる糖酸､いわゆるシァル酸を 構成成分とするオリゴ糖鎖及びそのセラミド誘導体(ガングリオシド)は 生体内にごく微量しか存在せず､オリゴ糖鎖構造の多様性に加えて､シァ ル酸及び脂質部分であるセラミド分子にも多様性があり､天然から純粋な 単一化合物として得ることは困難である｡この多彩な生物活性を担うシア ロ複合糖質の生物学的機能の解明を分子レベルで行うためには､合成化学 的手段による単一化合物及びその類縁体の合成が必要不可欠である｡ 本研究ではガングリオシドの中で主に中枢神経系に存在し､分子内にα -シアリルー(2-8)-シァル酸残基を有するB一系列のポリシアローガングリオ系
ガングリオシドの系統的合成法の開発を目的とする｡これらの構造上の特 徴は､ガングリオトリオース(GAINAcβ1-4Galβ1-4GIc)､ガングリオテトラ オース(GalPl-3GalNAcβ1-4Galβ1-4GIc)を基本糖鎖骨格にもち､還元末端に 近いガラクトースのC-3位にα-シアリルー(2-8)-α一シァル酸が結合している｡ これらは神経系をはじめとして様々な生物機能に関与しており､特にα-シ アリルイ2-8)-シァル蕨残基を2個有するガングリオシドGQlbはヒト由来の 神経芽腫瘍細胞の神経突起を特異的に伸展させる｡
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;Neu5Ac l__●______ ■■一■ ■ -- ● -- - ● 一 ●● ● ● ● GD3 ごごごごごごごごごごご●.βp享GDlbGTlb ポリシアローガングリオシドの合成は､立体障害の大きなシァル酸のC-8 位の水酸基にもう1つのシァル酸を熱力学的に不安定なα一配糖体結合して α-シアリルー(2-8)一シァル酸を調製しなければならないゆえに､非常に困難 であった｡本研究では､シァル酸多量体であるコロミン酸を酸加水分解し て得られたシァル酸の2量体､3量体を出発物質として用いた｡これらを チオグリコシド誘導体へと導きシァル醸単量体と同様､アセトニトリルを 反応溶媒に選び､グリコシル化剤として､N一沃素こはく酸イミドートリフ ルオロメタンスルホン酸を選択して､適切に保護した糖受容体と縮合し､ シァル醸の2量体､3量体のα-配糖体を合成することに成功した｡ 以上の結果をふまえてB一系列ガングリオシドの系統的合成を行った｡適 切に保護したガングリオトリオース誘導体のガラクトースのC-3位にシァ ル酸2量体をその糖供与体の反応性を利用して縮合し5糖誘導体を得た｡ これを糖受容体へと変換し､非還元末端側糖鎖ユニットと縮合した｡得ら れた糖鎖部分は､トリフルオロ酢酸で還元末端の保護基である2-トリメ チルシリルエチル基を除き､トリクロロアセトニトリルを1,8-ジアザ ビシクロー[5.4.0]-7-ウンデセンとともに反応することにより､ トリクロロアセトイミデートに導いた後､アジドスフィンゴシンとβ一グリ コシドとして導入し､アジド基の選択的還元､ステアリン酸の導入､保護ー93-基の除去を行い目的とするB一系列ガングリオシドの系統的合成を世界で初 めて成功した｡ 以上､本研究で確立したポリシアローガングリオ系ガングリオシドの合 成法は､他のガングリオシド合成にも応用可能であると共に､広くシアロ 複合糖質の合成研究ならびに分子レベルでの脳神経細胞をはじめとする動 物細胞におけるシアロ複合糖質の機能解析研究に大いに貢献するものと考 えられる｡ 審 査 結 果 の 要 旨 細胞表層には糖蛋白質や糖脂質が存在し､糖鎖部分を細胞外に配向させ､外界 の情報の認識や自己の存在を示し､ホルモン､ウイルス､バクテリア､細胞毒素､ その他のレセプター機能をはじめ､細胞間認識や細胞の分化･増殖､がん化､受 精､免疫などの基本的な生命現象に深く関わる分子種であり､その生物学的役割 の多彩さから､最近特に注目を集めている｡その中でシァル酸を構成成分とする オリゴ糖鎖及びそのセラミド誘導体(ガングリオシド)は生体内にごく微量しか 存在せず､オリゴ糖鎖構造の多様性に加えて､シァル酸及び脂質部分であるセラ ミド分子にも多様性があり､天然から純粋な単一化合物として得ることは困難で ある｡この多彩な生物活性を担うシアロ複合糖質の生物学的轢能の解明を分子レ ベルで行うた捌こは､合成化学的手段による単一化合物及びその類縁体の合成が 必要不可欠である｡ 本研究では主に中枢神経系に存在し､分子内に0トシアリルー(2-8)-シァル酸残基 を有するポリシアローガングリオ系ガングリオシドの系統的合成法の開発を目的 とする｡これらは神経系をはじめとして様々な生物機能に関与しており､特にα -シアリルー(2-8)-シァル酸残基を2個有するガングリオシドGqlbはヒト由来の神 経芽腫瘍細胞の神経突起を特異的に伸展させる｡ ポリシアローガングリオシドの合成は､立体障害の大きなシァル酸のC-8位の 水酸基にもう1つのシァル酸を熱力学的に不安定なα一配糖体結合してα-シアリル ー(2-8)-シァル酸を調製しなければならないゆえに､非常に困難であった｡本研究 では､シァル酸多量体であるコロミン酸を酸加水分解して得られたシァル酸の2 量体､3量体を出発物質として用いた｡これらをチオグリコシド誘導休へと導き､ シァル酸単量体と同様の手法､すなわちアセトニトリルを反応溶媒に選び､グリ コシル化剤としてN-沃素こはく酸イミドートリフルオロメタンスルホン酸を選択 して､適切に保護した糖受容体と縮合し､シァル酸の2量体､3量体のα-配糖体 を合成することに成功した｡
以上の結果をふまえてB一系列ガングリオシドの系統的合成を行った｡適切に保 護したガングリオトリオース誘導体のガラクトースのC-3位にシァル酸2量体を その糖供与体の反応性を利用して縮合し5糖誘導体を得た｡これを糖受容体へと 変換し､非還元末端側糖鎖ユニットと縮合した｡得られた糖鎖部分は､イミデー ト体に導いた後､アジドスフィンゴシンを導入し､アジド基の選択的還元､ステ アリン酸の導入､保護基の除去を行い目的とするB一系列ガングリオシドの系統的 合成を世界で初めて成功した｡以上の業績は国難とされていたガングリオシドの 分子レベルでの機能解析を可能にするものであるとともに糖鎖工学に新たな方法 論を提供するものである｡よって本論文は博士(農学)学位論文として十分価値 があるものと認めた｡ 一､
