狙ったタイミングで分子を変身させる～オンデマンドでのイソシアネート生成反応を用いたタンパク質修飾法の開発～

2025-07-31

2025-07-30 東京大学

東京大学の研究チームは、細胞内で必要なタイミングに応じてイソシアネートを生成し、目的のタンパク質を迅速かつ選択的に修飾する新たなバイオコンジュゲーション技術を開発しました。高反応性で不安定なイソシアネートを安定な前駆体から活性化剤によってその場で生成することで、分解や非特異的反応のリスクを回避しつつ、効率的な修飾を実現。生体内での分子標識や創薬研究への応用が期待されます。

オンデマンドでのイソシアネート生成反応を用いたタンパク質修飾法

<関連情報>

オンデマンドイソシアネート形成による誘導型バイオコンジュゲーション Induced Bioconjugation via On-Demand Isocyanate Formation

Yuki Yamanashi,Menghan Xu,Shigehiro A. Kawashima,and Motomu Kanai
Journal of the American Chemical Society Published: July 26, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.5c11603

Abstract

Selective bioconjugation reactions, exemplified by bioorthogonal chemistry, constitute a fundamental and broadly applicable tool across diverse fields, enabling precise biomolecular modifications in complex biological environments. Despite significant progress, the application of highly reactive electrophilic warheads, such as isocyanates, remains constrained by a trade-off between reactivity and selectivity, as well as hydrolytic decomposition. Here, we report a novel bioconjugation strategy that generates isocyanates on demand from a stable hydroxamic acid–pyrrolidine conjugate precursor and a sulfonyl fluoride activator. Utilizing rapid and reversible boronic ester formation, this “isocyanate surrogate” approach enables selective protein labeling with reaction rates reaching up to 10⁴ M^–1 s^–1. Our findings highlight the utility of this strategy as a practical and versatile tool for inducible and selective biomolecular labeling in biological systems.