Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
生体内の糖鎖は、分子単位と集積様式のアシンメトリックな配位圏を超階層的に結びつけ、高次機能を発現している。本研究は、糖鎖間相互作用の構造基盤解明および糖鎖集積による細胞接着様機能の創出を通し、糖鎖機能の発現機構解明と新たな機能創発を目指す。そこで、高感度な分子分光実験を実施し、金属イオンによって誘起される糖鎖錯体の構造を明らかにする。さらに、弱い分子間相互作用を補うために糖鎖クラスターを合成する。糖鎖カートリッジの設計によって糖鎖を簡便に集積することで、細胞様の分子認識能や接着能を付与した物質を創出する。これを用いて、糖鎖が示す配位アシンメトリーの超階層構造と機能の連関を読み解いていく。
本研究では非対称配位圏を生み出す分子群として糖鎖に着目し、配位アシンメトリーの生物学的要素を物質化学の機能設計指針へと還元することを目指した。そこで、主にNMR分光法と計算化学手法を用いて新たな解析法の確立に取り組むとともに、糖鎖や関連化合物の構造・相互作用解析を行った。多くの複合糖質や多糖類に含まれるシアル酸やアミノ糖類の一般的な代謝前駆体であるグルコサミンをモデルとして、固体NMR計測と量子化学計算から、水酸基に関する各種NMRパラメータを推定することに成功した。固体NMR計測で得られるパラメータは、僅かな二面角の変位に敏感に反応することが知られており、非対称配位化合物の構造情報取得に有効な手法となると期待される。また、溶液NMR法による多次元計測を利用して、糖鎖を含有する合成高分子の多点相互作用の解析や、アシンメトリックな超分子錯体の構造解析を進めた。一方、ランタニドの常磁性効果を利用したNMR計測と分子動力学シミュレーションを組み合わせた、糖鎖の動態解析を通して得られた大規模なデータに対し、情報科学的な解析を行うことに取り組んだ。非線形データの分析法を活用し、分子全体の自由度を包括的に取り扱う方法論を樹立した。これにより、細胞内レクチンへの識別標識となる種々のオリゴ糖鎖が取り得る配座の違いを見出すことができた。この方法は、様々なソフトマテリアルの動的構造解析へ応用できるものと期待される。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Physical Chemistry Chemical Physics
Volume: － Issue: 16 Pages: 9753-9760
10.1039/d0cp06448c
Trends in Glycoscience and Glycotechnology
Volume: 32 Issue: 187 Pages: E93-E98
10.4052/tigg.2013.2E
130007846149
Chemical Physics Letters
Volume: 749 Pages: 137455-137455
10.1016/j.cplett.2020.137455
Biochemistry
Volume: - Issue: 34 Pages: 3180-3185
10.1021/acs.biochem.9b00594
