ケミカルプローブの全自動合成を基盤とする酵素の機能解析の新手法 ~疾患と関わるたんぱく質機能異常の網羅的な探索を実現~

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2026-07-02 東京大学

東京大学大学院薬学系研究科の研究グループは、酵素活性を可視化する蛍光プローブを、カラムクロマトグラフィーによる精製を行わずに全自動合成できる新手法「SCCR(Synthesis based on Covalent Capture and Release)」を開発した。従来、高純度な蛍光プローブの作製には煩雑な精製工程が必要で、多種類のプローブを効率的に作製することは困難だった。本手法では、液相合成の自由度と固相合成の精製容易性を組み合わせ、独自の固相捕捉ハンドル付き保護基を利用して目的物のみを固相へ選択的に捕捉することで、ペプチド自動合成機による高純度プローブの自動製造を実現した。その結果、100種類以上の蛍光プローブライブラリを短期間で構築し、1分子レベルでの酵素活性解析や新規血液バイオマーカー候補の探索に成功した。本成果は、遺伝子やタンパク質量では捉えられない酵素機能(enzymomics)を網羅的に解析する新たな研究基盤を提供し、疾患メカニズムの解明や診断・創薬への応用が期待される。

ケミカルプローブの全自動合成を基盤とする酵素の機能解析の新手法 ~疾患と関わるたんぱく質機能異常の網羅的な探索を実現~
今回開発したSCCR法による蛍光プローブの合成例。上:SCCR法における合成の流れ、下:SCCR法を用いた蛍光プローブ合成スキームの例。

<関連情報>

共有結合による捕捉と放出に基づく合成により、精製不要の蛍光プローブライブラリーが実現し、単一分子プロテアーゼ活性プロファイリングが可能になる Synthesis Based on Covalent Capture and Release Enables Purification-free Fluorogenic Probe Libraries for Single-Molecule Protease Activity Profiling

Mayano Minoda,Tadahaya Mizuno,Takumi Iwasaka,Hiroyuki Kusuhara,Yu Kagami,Shingo Sakamoto,Norimichi Nagano,Chiaki Hori,Kazufumi Honda,Yasuteru Urano,and Toru Komatsu
ACS Central Science  Published June 29, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acscentsci.6c00783

Abstract

Direct measurement of enzyme activities provides functional insights into complex biological systems; however, their broader application is limited by the lack of scalable strategies to generate diverse, assay-ready fluorogenic probes. In particular, conventional probe synthesis relies on chromatographic purification, preventing the rapid and parallel exploration of substrate space at the library scale. Here, we report synthesis based on covalent capture and release (SCCR), a general chemical strategy that enables purification-free generation of fluorogenic probe libraries. By embedding a covalent capture handle within a removable protecting group, SCCR establishes a standardized capture–elongation–release workflow that decouples molecular diversification from chromatographic purification while retaining the flexibility of liquid-phase synthesis. This approach enables automated preparation of high-purity probe libraries compatible with sensitive activity assays. Using this platform, we generated a library of over 100 fluorogenic probes and applied it to profile protease activities at the single-molecule level, enabling substrate discovery and the activity-based identification of disease-associated enzymatic signatures in blood samples. These results establish a scalable route to functional probe generation and expand the accessible space for single-molecule enzyme activity profiling in complex biological systems.

有機化学・薬学
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