高速イオン輸送機能を有するチャネル構造場の分子設計

Research Project

Project/Area Number	07239221
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Shizuoka University
Principal Investigator	小夫家芳明静岡大学, 工学部, 教授 (80026195)
Project Period (FY)	1995
Project Status	Completed (Fiscal Year 1995)
Budget Amount *help	¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000) Fiscal Year 1995: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywords	イオンチャネル / 超分子集合体 / シクロデキストリン / 両親媒性化合物 / 脂質2分子膜 / イオン流束
Research Abstract	固体中のイオン輸送の効率をあげる新規設計原理を確立するために、媒体の拡散定数に支配される担体輸送に代えて、ゲル-液晶が混在する生体膜中に存在し、チャネル輸送機構によって膜を介して大イオン流束機能を発現している、生体膜のイオンチャネル機能の人工的構築を検討した。このためエーテル酸素原子による連続的なイオン-双極子間の安定化相互作用を期待し、オリゴエーテル鎖の末端にカルボン酸、リン酸、アンモニウムなどのイオン性基を取り付けて一方の成分とし、もう一方の成分に2本の疎水性鎖を有する対イオンを用いた、種々の両親媒性イオン対を合成した。これらイオン対両親媒性化合物を脂質2分子膜法を用いてイオン電流を測定したところ、一定の電流が持続して流れ、電流は開閉2つのレベル間をオン-オフ遷移し、電流/電圧プロットから一定の電導度を与えるシングルイオンチャネル電流を与えた。従って両親媒性イオン対が超分子構造体を形成し、チャネル機構に従って大きなイオン流束を発生出来ることが示された。この超分子イオンチャネルの集合数を制御するため、α-シクロデキストリンの一級水酸基の全てにグリコール酸ユニットをエーテル結合によってとりつけ、これを片方の成分として、ジオクタデシルジメチルアンモニウムイオンとイオン対を形成させ、6つのイオン対を保持した親水性のシクロデキストリンをチャネル頭部とし、長鎖ジアルキルアンモニウムを疎水性尾部とする構造体を形成させると、単一の電導度が得られた。これにより、超分子イオンチャネルの構造制御が可能であることが示された。さらにシクロデキストリンの一級水酸基に直接長鎖アシル基をとりつけることにより、分子状イオンチャネルの構築に成功した。