生理活性複合糖脂質の設計と合成に関する研究

Title

生理活性複合糖脂質の設計と合成に関する研究( 内容の要旨

₎

Author(s)

安藤, 隆幸

Report No.(Doctoral

Degree)

博士(農学) 甲第296号

Issue Date

2003-03-13

Type

博士論文

Version

URL

http://hdl.handle.net/20.500.12099/2637

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氏 名(本掴)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 員 会 安 藤 隆 幸 (岐阜県) 博士(農学) 農博甲第296号 平成15年3月13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 生理活性複合糖脂質の設計と合成に関する研究 主査 岐阜大学 教 授 木 曽 眞 副査 岐阜大学 助教授 石 田 副査 静岡大学 教 授 碓 氷 副査 信州大学 教 授 入 江 秀泰 療 論 文 の 内 容 の _{要 旨} 第一部では､癌関連糖鎖抗原であるα(2-3)血(2-6)ジシアリルルイスA(DSLEA)ガング リオシドとその関連ラクトⅠ型糖脂質の系統的合成法について記述している｡DSLEAは ヒト大腸がん細胞からモノクローナル抗体印-7を用いて初めて単離された糖鎖抗原で

あり､膵臓腫瘍組織において､α￠-3)モノシアリルルイスA(SLEA)ガングリすシドと

DSLEAとの発現比率を調べることによって､腫瘍の良･悪性の診断が可能であると示さ

れた｡また､叫2-3)厄(2-6)ジシテリルラクトテトラオシル(DSL句)セラミドもモノクd⊥ ナル抗体F払9を用いて同様に大腸がん組織から単離されたものであり､最近の報告で は､ナチュラルキラー細胞卵油∬dK皿er￠en)上に発現しているシグレック7(sialic acidb血血喝Ig-址￠lec血7)と高い親和性を示し､接着を介してNK活性に影響を与える ことが示唆されている｡本学位論文では､-DSLEAならびにDSLqとそれらの叫2-3)結 合しているシァル酸のないα(2-6)モノシアリル糖鎖である叫2-6)SLEA,叫2-6)Shの4 種類のグルコサミン残基上でシァル酸を含む2､あるいは3分岐構造を有する特徴的なラ クトⅠ型脚旨質の系統的な合成とそれらの生理毒舌性について論述している｡4種類の目的

化合物における糖鎖部分の構築に由してスキー.ムを検討してみると､フコースを糖鎖合

成の最終段階で導入すれば効率がよくD鱒句からDSLEAあるいはαP-6)DSL向から α(2-6)SLEAが同じ経路で合成可能である｡DSLc4の場合､可能な経路として2種類が考 えられる｡経路Aで臥まず､適切に保護したラクトトリオース(k3)に､位置および 立件琴択的なαシアリル化を行い､次にグルコサミシの3,4位を遊離としたSL匂アクセ プターとシアリル叫2-3)ガラクトシルイミデートとの廃合反応を行い目的のDSMを高 収率で得るものである｡経路B,においては､グルコサミンの4,6位水酸基にアニシリデ ン基を導入して適切に保護したk3とシアリルガラクトースドナーを縮合し叫2-3)SLqへ

導き､4,6位を遊離の水酸革とした後､シァル酸ドナーとの縮合し目的のDSLqを得る

ものである｡ニつの合成経路を比較してみると､収率･車体および位置選択性において､ 経路AのほうがBより優れていることが明らかであった｡また､αP-6)SLqの合成にっ いては､上記に示した経路Aに従い､SL毎にガラクトースを導入することにより合成し た｡最後にDSLq,叫2ヰ)SI止4とフ±-スドナーとの縮合をベンゼン溶媒中7℃にてそれ ぞれ目的のDSLEAおよびa(2-6)SLEAを得た｡4種の'DSu札DSLe4,α(2-6)SLEAおよ び叫2-6)SLqにらいて､定法に従いアジドスフィンゴシンの導入､セラミドへの変換､ 脱保護を経て4種類のシアリルラクトⅠ型糖脂質の全合成に成功した｡さらに､それら の化合物について抗体との反応性や酵素反応生成物との比較などにより､それらの生合 成経路について論述している｡ 第2部ではベロ毒素の中和剤の設計と合成について簡述している｡腸管出血性大腸菌 0-157が産生するベロ毒素は､細胞上に発現しているグロボトリオシルセラミドに特異的 に結合し､出血性大腸炎や小児溶血性尿毒素症候群を引き起こすため､多くの研究グル ｣プがGbを修飾した毒素中和剤の開発を行ってきたが､いまだ臨床的に応用されてい るものはできていない｡本学位論文では､脂質部分に2テトラデシルヘキサデカノール (B-30)′またはビタミンE誘導体(m)を導入したGb3類縁体をアーヰトディ.スアームド理 論に基づき迅速かつ大量に合成できる方法について研究を行っている｡ディスアームド 糖であるフユニルチオラクトシドとアームド糖であるフユニルチオガラクトシドを MS-TのH存在化､温和な条件下で縮合してGb糖鎖を得ている｡こ■の場合､2位置換基 の性質の違いによりディスアームド糖のフユニルチオ基は号音性化されず､アームド糖の フェニルチオ基のみ活性化され､単一の縮合物のみが得られた｡次にGb3ドナ∵を先ほ どより激しい条件下で号音性化してB-30またはmとの縮合を行いともに高収率で脂質部 分を導入できた｡最後にメタノール中ナトリウムメチラートを作用させてアシル基を脱 保護､痩触水素添加にてベンジル基を脱保護することにより､目的化合物を得ている｡ 今回合成した糖鎖を含む8種類のOSCに一ついて加Vfゎにおける毒素中和活性について の検討が覆されている｡ 審 査 結.果 の _要 旨 本学位論文では､第一部にてDSLEAならびにDSLqとそれらのα(2-3)結合している シァル酸のないα(2-6)モノシアリ.ル糖鎖であるα(2一句SLEA,α(2-6)SLe.の4種類のグル コサミン残基上でシァル酸を含む2､あるいは3分岐構造を有する特徴的なラクトⅠ型糖 脂質の系統的な合成とそれらの生理活性について論述しているこ4種類の目的化合物にお ける糖鎖部分の構築に関してスキームを検討してみると､アコースを糖鎖合成の最終段 階で導入すれば効率がよくDSLc4からDSLEAあるいはα(2-6)DSLc4からα(2-6)SLEAが 同じ経路で合成可能であることが示され､2経路における合成汝の収率や選択性の比較が なされている｡ラクトトリオースを鍵化合物として効率よく各ユニットを導入すること に成功し､4種類の化合物を系統的に合成している｡各段階に工夫がなされており全体と して反応段階数が少なくエレガントな合成スキームで行っている｡特にグルコサミン6 位水酸峯へのシアリル化､グルコサミン3,4位の水酸基を遊離としたシアリルラクトト リオ一女への位置選択的なシアリルガラクトースの導入については､非常によい結果が 得られており､今後の糖鎖合成に有用な知見を与えるものであるといえる｡また､それ らの合成プローブを用いて酵素反応ならびに抗体との反応性を検討し､DSLEAの合成経

｢66-路を推測がなされている｡Ⅰ型糖鎖は癌化に関連しており､本論文で得られた知見は癌 の由療･診断などへの医学的な応用が期待される｡ 第2部ではベロ毒素の中和剤の設計と合成について論述`している｡腸管出血性大腸菌 0-157が産生するづロ毒素は､細胞上に発現しているグロボトリオシルセラミドに特異的 に結合し､出血性大腸炎や小児溶血性尿毒素症候群を引き起こすため､多くの研究グル ープがGbを修飾した毒素中和剤の開発を行ってきたが､いまだ臨床的に応用されてい るものはできていない｡本学位論文では､脂質部分に2テトラデシルヘキサデカノール (B-30)またはビタミ㌢E誘導体(m)を導入した勒類縁体を迅速かつ大量に合成できる 方法について研究を行っている｡まず､ディスアームド糖であるフェニルチオラクトシ ドとアームド糖であるラユニルチオガラクトシドをNIS-TのH存在化､温和な条件下で縮 合しGb3糖鎖を得七いる｡この場合､2,位置換基の性質の違いによりデイスアームド糖の フュエルチオ基は活性化されず､アームド糖のフェニルチオ基のみ活性化され､■単一の 縮合物すなわちGb3のみが得られた｡次にGbのフユニルチオ基を先ほどより強力な条_

件下で活性化してB-30またはmとの癒合を行いともに高収率で脂宮部分を導入した｡

これはアームドーデイ'スアームド理論に基づいて行ったものであり､オリゴ糖の合成にお ける還元末端の保護基の脱離基への変換工程を省略することができ､合成ステップ数を

短縮することに成功した｡さらに､今回合成したGb3類縁体を含む各種痕のGSCについ

て加高地における毒素中和活性についての検討がなされている｡ このように本研究では､シアリルラクトⅠ型糖脂質の特に糖鎖骨格にシァル酸を2 分子含む複雑な化合物の合成に世界で初めて成功した｡これらの合成ブロープを用い て､それらの代謝経路についても明らかになった｡また､ベロ毒素中和蒔性を有する Gb3類縁体については､アームドーディスアームド理論を用いて迅速かつ大量に合成す

ることに成功しており､溶血性尿毒素症候群などのベロ毒素が引き起こす疾患の治療

薬への応用が期待される｡本論文で得られた知見は､今後の糖鎖化学及び糖鎖生物学 の発展に大いに寄与するものと期待され卑夕 以上について､審査員全員一致で本論文が岐阜大学大学院連合農学研究科の学位論 文として十分価値のある-ものと謬めた｡ 学位論文の基礎となる学術論文 l)A High1yE缶cientSyntheticRoutetoα(2→3)/a(2→6)DisialylLewisAasAC皿Ceq AssociatedCarbohydrateAmigen

T鱒ayukiAndo,･HidehamIshida,MakotoKiso･･JCarbo砂血Cheh･･20(5)

425司30(2001) 2)Firsttotalsynthesisofα(2→3)/a(2→6)disialyllactotetrao町l￠訂amide>a皿ddisialyl LewisAgangliosideasthecmceqassociatedcafbohydrateaLntigens TakayukiAndo,HideharuⅠ血ida,MakotoKiso,CaTi,0砂血Res･,inpress

既発表学術論文 1)SialicAcidandGlycdbiology:AChemicaiApproadh. TakayukiAndo,HiromuneAndo,MakotoKiso.,乃でnゐjnGb)COSCienceaTZd G少COfed乃∂J喝′13(74),573∼5g占POOl). 2)SynthesisofSialyl-andSulfo-L㌔瓜♂AnalogsContaimingN-Alkyl-1-Deopqiiriqcin asPotend如Sde血Bloく女ers HiroyasuFtmi,KeikoA血0-Fmi>H?rukoInagaki,TbkaytikiAndo, 托ddhamIshida,MakotoKiso･,JCdTi>0妙Cあem.,20(9)789∼812(2001) 3)Molecul訂CloningandExpressionofaSixthTbeofcL2,8SialyltrznsferaLSe(ST8SiaⅥ) ThatsialylatesO-Glycans. ShouTakashima･Hide-kiIshida,To血iytikiInazu,TakayqkiAndo, Hid血mIshida,MakotoKiso,SlmichiTsl眈MasafumiTsltiimoto ゐ〟和昭J卵わJ頑甜JC九e椚ね砂,277(27)24030∼24038POO2)