ペプチド主鎖改変により膜透過性を飛躍的に向上 -アミド–クロロアルケン等価置換が水素結合ネットワークを制御-

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2026-03-23 静岡大学

静岡大学などの研究グループは、ペプチド主鎖の一部をクロロアルケンジペプチドイソスター(CADI)に置換することで、細胞膜透過性を大幅に向上させる分子設計技術を開発した。従来のペプチドは水素結合ネットワークにより膜透過性が低い課題があったが、CADI導入により水素結合が抑制され疎水性が増加し、透過のエネルギー障壁を低減できることを実証。既存の主鎖改変より高い透過性を示し、鎖状・環状など多様なペプチドに適用可能であることも確認された。さらに機能性を維持したまま細胞内取り込みが向上し、次世代ペプチド医薬の設計指針として期待される。

ペプチド主鎖改変により膜透過性を飛躍的に向上 -アミド–クロロアルケン等価置換が水素結合ネットワークを制御-
図1.(A) ADIの特徴 (B) 水素結合能

<関連情報>

膜透過性を向上させるためのペプチド骨格修飾におけるアミドからクロロアルケンへの置換 Amide-to-Chloroalkene Substitution for Peptide Backbone Modification to Enhance Membrane Permeability

Sayuri Takeo,Mio Takeda,Chihiro Iio,Ai Sakakibara,Showmitra Saha,Natsuki Shibata,Yuki Yamazaki,Takahiro Fujii,Ryuhei Harada,Kohei Sato,Nobuyuki Mase,Mizuki Watanabe,Takanori Oyoshi,Tetsuo Narumi
Journal of Medicinal Chemistry  Published: February 20, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5c02090

Abstract

Herein, we report a systematic evaluation of backbone modification strategies to enhance peptide membrane permeability, focusing on chloroalkene dipeptide isosteres (CADIs) as amide bond surrogates. A direct comparison with classical modifications─including N-methylation, esterification, and thioamidation─reveals that CADI substitution consistently provides the highest improvement in both passive diffusion and cellular uptake. Mechanistic analyses combining A log P calculations, HPLC profiling, and molecular dynamics simulations attribute this effect primarily to improved lipophilicity and reduced hydration, rather than conformational changes. Notably, CADI substitution is successfully extended to longer polar sequences and cyclic scaffolds, and it preserves or enhances RNA-binding affinity and selectivity in G-quadruplex-binding RGG peptides. Overall, this study establishes CADI substitution as a robust backbone modification strategy that enables the design of peptidomimetics with enhanced membrane permeability and improved resistance to hydrolytic stability.

有機化学・薬学
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