生体高分子を足場とするソフトインターフェースを活用した超分子不斉光反応系の創製

• Project Area: Molecular Soft-Interface Science
• Project/Area Number: 21106503
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 和田 健彦 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (20220957)
• Project Period (FY): 2009 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2010: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2009: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: ソフトインターフェース / バイオインターフェイス / キラルインタフェース / タンパク質 / 超分子不斉光反応 / 2-アントラセンカルボン酸 / 光二量化 / 血清アルブミン / 光反応 / 生体高分子 / 環境調和型プロセス / 不斉合成 / 超分子化学 / 超分子光不斉光化学 / グリーンケミストリー

Research Abstract

ウシ血清アルブミン(BSA)と2-アントラセンカルボン酸(AC)の非常に複雑な結合挙動を、UV、CLI、蛍光スペクトルそしてニトロメタン添加系における蛍光寿命測定法など、各種分光法を駆使することにより検討した。BSAには、様々な基質に対する結合サイトが多数存在し、錯形成挙動は非常に複雑であるが、ACに対する結合サイトに関して、分光学的手法を駆使することにより、明確にAC-BSA錯体組成比ならびに、結合定数を明らかにすることができた。すなわち、BSAにはACに対する独立した4つのキラルな結合サイトを有し、第1、第2、第3、第4サイトにそれぞれ1分子、3分子、2分子、3分子のACが、5.3x10^7M^<-1>、1.3x10^5M^<-1>、1.4x10^4M^<-1>、3x10^3M^<-1>の錯形成定数で結合することを明らかにした。また、蛍光スペクトルより、BSAのAC結合サイトはかなり高い疎水性を示し、特に第1サイトはペンタンと同程度の極めて疎水性の高い空間であることが明らかとなった。
さらに、ニトロメタンによるBSAに結合したACの消光実験より、各サイトの消光速度定数を求めた結果、第1サイトは約32倍、第2サイトは約8倍、水中のACよりニトロメタンによる消光を受けにくく、第3、第4サイトは水中のACと同程度の消光を受けることが明らかとなった。以上の結果より、第1、第2サイトはBSA内部に存在するのに対し、第3、第4サイトは表面近傍に存在することが示唆された。これらの情報により、ニトロメタンがサイト選択的消光剤として利用可能であることを明らかとした。
上記知見を基に、BSAを不斉反応場とする、ACの超分子不斉光環化二量化反応を詳細に検討し、最高で58%eeと不斉光化学反応としては比較的高い値が得られ、BSAが超分子不斉光化学反応の有効な不斉反応場として機能することを初めて明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Active control by external factors of DNA recognition behavior of α-peptide ribonucleic acids containing basic amino acid residues (2010)
  • Author(s): Wada, Takehiko; Sawa, Nobuya; Sato, Hirofumi; Kikkawa, Mayuko; Onodera, Keiko; Sakamoto, Seiji; Inoue, Yoshihisa
  • Journal Title: Chem.Lett. Volume: 39 Pages: 112-113
  • NAID: 10027177113
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diastereodifferentiating the [2+2] Photocycloaddition of Ethylene to Arylmenthyl Cyclohexenonecarboxylates : Stacking-Driven Enhancement of the Product Diastereoselectivity That Is Correlated with the Reactant Ellipticity (2010)
  • Author(s): Tsutsumi, Ken; Yanagisawa, Yuuki; Furutani, Akinori; Morimoto, Tsumoru; Kakiuchi, Kiyomi; Wada, Takehiko; Mori, Tadashi; Inoue, Yoshihisa
  • Journal Title: Chemistry-A European Journal Volume: 16 Pages: 7448-7455
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Design and preparation of split-GFP for sensing of caspase-3 activities (2010)
  • Author(s): Sakamoto, Seiji; Terauchi, Mika; Araki, Yasuyuki; Wada, Takehiko
  • Journal Title: Peptide Science Volume: 46 Pages: 343-344
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis, properties and complexation behavior of positively charged peptide ribonucleic acids with amino linkages in the backbone structure (aza-PRNA) (2010)
  • Author(s): Sawa, Nobuya; Sakamoto, Seiji; Yang, Cheng; Fukuhara, Gaku: Mori, Tadashi; Inoue, Yoshihisa; Wada, Takehiko
  • Journal Title: Peptide Science Volume: 46 Pages: 321-324
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bio-supramolecular photochirogenesis with molecular chaperone : enantiodifferentiating photocyclodimerization of 2-anthracenecarboxylate mediated by prefoldin (2010)
  • Author(s): Bando, Kazuki; Zako, Tamotsu; Maeda, Mizuo; Wada, Takehiko; Nishijima, Masaki; Pace, Tamara C.S.; Bohne, Cornelia; Inoue, Yoshihisa
  • Journal Title: Photochemical & Photohiological Sciences Volume: 9 Pages: 655-660
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular imprinting of cyclodextrin to physiologically active oligopeptides in water (2010)
  • Author(s): Song, Shi-Hui; Shirasaka, Kazumi; Hirokawa, Yasuhito; Asanuma, Hiroyuki; Wada, Takehiko; Sumaoka, Jun; Komiyama, Makoto
  • Journal Title: Supramolecular Chemistry Volume: 22 Pages: 149-155
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The effect of atomic nitrogen on the C60 cage (2010)
  • Author(s): Nikawa, Hidefumi; Araki, Yasuyuki; Akasaka, Takeshi; Wada, Takehiko; Ito, Osamu; Dinse,; Ata, Masafumi; Kato, Tatsuhisa; Naease, Shigeru
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 46 Pages: 631-633
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and DNA-recognition behavior of a novel peptide ribonucleic acid with a serine backbone (oxa-PRNA) (2010)
  • Author(s): Sawa, Nobuya; Wada, Takehiko; Inoue, Yoshihisa
  • Journal Title: Tetrahedron Volume: 66 Pages: 344-349
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Catalytic Enantiodifferentiating Photocyclodimerization of 2-Anthracenecarboxylic Acid Mediated by a Non-Sensitizing Chiral Metallosunramolecular Host (2009)
  • Author(s): Ke, Chenfeng, Yang, Cheng, Mori, Tadashi, Wada, Takehiko, Liu, Yu, Inoue, Yoshihisa
  • Journal Title: Angew.Chem., Int.Ed. 48 Pages: 6675-6677
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Supramolecular complexation and enantiodifferentiating photocyclodimerization of 2-anthracenecarboxylic acid with 4-aminoprolinol derivatives as chiral hydrogen-bonding templates (2009)
  • Author(s): Kawanami, Yuko, Pace, Tamara C.S., Mizoguchi, Jun-ichi, Yanagi, Toshiham, Nishijima, Masaki, Mori, Tadashi, Wada, Takehiko, Bohne, Comelia, Inoue, Yoshihisa
  • Journal Title: J.Org.Chem. 74 Pages: 7908-7921
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photophysical Studies on the Supramolecular Photochirogenesis for the Photocy clodimerization of 2-Anthracenecarboxylate within Human Serum Albumin (2009)
  • Author(s): Pace, Tamara C.S., Nishijima, Masaki, Wada, Takehiko, Inoue, Yoshihisa, Bohne, Comelia
  • Journal Title: J.Phys.Chem.B 113 Pages: 10445-10453
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Photophysical and Photovoltaic Properties of Porphyrin-Furan and-Thiophene Alternating Copolymers (2009)
  • Author(s): Umeyama, Tomokazu, Takamatsu, Takeshi, Tezuka, Noriyasu, Matano, Yoshihiro, Araki, Yasuyuki, Wada, Takehiko, Yoshikawa, Osamu, Sagawa, Takashi, Yoshikawa, Susumu, Imahori, Hiroshi
  • Journal Title: J.Phys.Chem.C 113 Pages: 10798-10806
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular imprinting of cyclodextrin to physiologically active oligopeptides in water (2009)
  • Author(s): Shi-Hui Song, Kazumi Shirasaka, Yasuhito Hirokawa, Hiroyuki Asanuma, Takehiko Wada, Jun Sumaoka, Makoto Komiyama
  • Journal Title: Supramolecular Chemistry 21 Pages: 1029-10478
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-sensitivity HPLC quantification of nonfluorescent but photolabile analyte through photoreversion in fluorescence detector (2009)
  • Author(s): Nishijima, Masaki, Wada, Takehiko, Nagamori, Koushi, Inoue, Yoshihisa
  • Journal Title: Chem.Lett 38 Pages: 726-727
  • NAID: 10025124381
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The invention of intracellular environmental response artificial nucleic acid (PRNA) and its applications to cancer cell specific oligonucleotide therapeutics (2010)
  • Author(s): T.Wada
  • Organizer: The 1^<st> Asian Chemical Biology Conference (ACBC2010)
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
  • Year and Date: 2010-06-25
• [Presentation] Photophysical and photochemical investigation of chiral supramoecular systems by time-resolved circular dichroism spectra (2009)
  • Author(s): T.Wada, S.Murakami, Y.Araki, Y.Inoue
  • Organizer: 12th International Conference on Circular Dichoism
  • Place of Presentation: Brescia, Italy
  • Year and Date: 2009-08-31
• [Book] 「酵素活用ハンドブック」小宮山真監修,第5章バイオ超分子第4編酵素を創るII-化学的改変と人工酵素第5章人工酵素 (2010)
  • Author(s): 和田健彦
  • Publisher: NTS出版
• [Book] 超分子サイエンス&テクノロジー (2009)
  • Author(s): 和田健彦
  • Publisher: NTS出版
• [Remarks]
  • URL: http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/wada/index-j.html
• [Remarks]
  • URL: http://db.tagen.tohoku.ac.jp/php/db/view-personal.php?pserial=591