配位プログラミングによるメタル化ペプチド超構造体の創製と超分子触媒への展開

• Project Area: Coordination Programming - Science of Molecular Superstructures for Chemical Devices
• Project/Area Number: 24108719
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: 高谷 光 京都大学, 化学研究所, 准教授 (50304035)
• Project Period (FY): 2012-06-28 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000); Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2012: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
• Keywords: アミノ酸 / ペプチド / 超分子 / メタル化アミノ酸 / メタル化ペプチド / β－シート / 超分子触媒 / ナノチューブ / 自己組織化 / β－バレル

Research Abstract

申請課題では機能性金属錯体が側鎖に結合したペプチドの両末端に，配位子を導入した配位性メタル化ペプチドを開発し，これらの金属への配位とペプチド間水素結合のプログラムに基づく三次元階層的なペプチド集積制御の基礎的方法論の確立、および本法を用いた膜タンパク質類似のβ-バレル型ペプチド超構造体を創製を目的とした主たる研究を行った．さらに、超構造体のナノ空間内において結合金属の触媒機能を協奏的に発現しうる超分子触媒システムに関する詳しい研究を行った。
本研究において、申請者らはPdおよびPt錯体結合型ペプチドの効率的な合成方法の開発に成功し、欧文国際誌４報の論文として成果発表を行った。また本成果に基づき、合成したCN両末端に配位部位を有するPtペプチドが遷移金属および芳香族アルデヒドの存在下に自己組織化して環状ペプチドを与えること、これらが高濃度下で自己組織化してβシートリッチな与えることを見出した。FT-MSやNMR, SEM観察の結果からメタル化ペプチドナノチューブが生成していると考えている。さらに、申請者らは上記のPdアミノ酸およびペプチドの自己組織化によって触媒金属が稠密かつ規則的に集積された超分子集合体が得られることに着目し、これらの触媒機能について詳しい検討を行った。その結果、これらの超分子集合体が水中で不均一系触媒として作用し、アルキン酸類の環化反応や鈴木－宮浦型の1,4-付加反応などの良好な触媒となることを見いだし、メタル化ペプチド超分子触媒システム構築のための基礎的な知見を得ることに成功した。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis and Self-Assembling Properties of Pt-Complex-Bound Oligoglutamic Acids (2014)
  • Author(s): Takaya, H.; Isozaki, K.; Haga, Y.; Ogata, K.; Naota, T.
  • Journal Title: Chem. Lett. Volume: 43 Issue: 4 Pages: 402-404
  • DOI: 10.1246/cl.131025
  • NAID: 130004868039
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] アミノ酸およびペプチドで操る金属集積 (2014)
  • Author(s): 高谷 光，磯崎勝弘，中村正治
  • Journal Title: 高分子 Volume: 63 Pages: 231-232
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Palladium NCN-Pincer Complex-Bound Norvalines: Synthesis, Self-Assembly Properties, and Catalysis (2013)
  • Author(s): K, Ogata, D. Sasano, T. Yokoi, K. Isozaki, R. Yoshida, T. Takenaka, H. Seike, T. Ogawa, H. Kurata, N. Yasuda, H. Takaya,* and M. Nakamura*
  • Journal Title: Chem. Eur. J. Volume: 19 Issue: 37 Pages: 12356-12375
  • DOI: 10.1002/chem.201301513
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis, Structure, and Function of PCP Pincer Transition-Metal-Complex- Bound Norvaline Derivatives (2013)
  • Author(s): Takaya, H.; Iwaya, T.; Ogata, K.; Isozaki, K.; Yokoi, T.; Yoshida, R.; Yasuda, N.; Seike, H.; Takenaka, T.; Nakamura, M.
  • Journal Title: Synlett Volume: 24 Issue: 15 Pages: 1910-1914
  • DOI: 10.1055/s-0033-1339473
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metal array fabrication based on ultrasound-induced self-assembly of metalated dipeptides (2013)
  • Author(s): Isozaki, K.; Haga, Y.; Ogata, K.; Naota, T.; Takaya, H.
  • Journal Title: Dalton Trans。 Volume: 42 Issue: 45 Pages: 15953-15966
  • DOI: 10.1039/c3dt51696b
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metal Array Fabrication based on Self-Assembly of Metalated Amino Acids and Peptides (2013)
  • Author(s): Takaya, H.
  • Journal Title: Briefs in Molecular Science Series Vol. 26, Metal-Molecular Assembly for Functional Materials, Volume: 26 Pages: 49-60
  • DOI: 10.1007/978-4-431-54370-1_6
  • ISBN: 9784431543695, 9784431543701
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Homogeneous Solution Phase Structure of Organoiron Catalysts Illuminated by Synchrotron X-ray Absorption Spectroscopy (2013)
  • Author(s): H. Takaya, S. Nakajima, N. J. Gower, R. Imayoshi, Y. Tamenori, N. Nakgawa, K. Isozaki, L. Adak. T. Hashimoto, T. Hatakeyama, T. Honma, M. Takagaki, Y. Sunada, H. Nagashima, and M. Nakamura,
  • Journal Title: Proceedinng for 60th Symposium on Organometallic Chemistry, Japan Volume: 60
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] メタル化アミノ酸／ペプチドを用いる金属集積制御と機能開拓～自己組織化による人工酵素合成を目指して～ (2013)
  • Author(s): 高谷 光，磯崎勝弘，中村正治
  • Journal Title: 生命化学研究レター Volume: 42 Pages: 10-18
• [Journal Article] Metal Array Fabrication through Self-Assembly of Pt-Complex-Bound Amino Acids (2012)
  • Author(s): Isozaki, K.; Ogata, K.; Haga, Y.; Sasano, D.; Ogawa, T.; Kurata, H.; Nakamura, M.; Naota, T.; Takaya, H
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 48 Issue: 33 Pages: 3936-3938
  • DOI: 10.1039/c2cc17530d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pd-Complex-Bound Amino Acid-Based Supramolecular Gel Catalyst for Intramolecular Addition Cyclization of Alkynoic Acids in Water (2012)
  • Author(s): K. Ogata, D. Sasano, T. Yokoi, K. Isozaki, H. Seike, H. Takaya, M. Nakamura
  • Journal Title: Chem. Lett Volume: 41 Issue: 5 Pages: 498-500
  • DOI: 10.1246/cl.2012.498
  • NAID: 10030619479
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Iron-Catalyzed Aromatic Amination for Nonsymmetrical Triarylamine Synthesis (2012)
  • Author(s): Takuji, Hatakeyama, Ryuji Imayoshi, Yuya Yoshimoto, Sujit K. Ghorai, Masayoshi Jin, Hikaru Takaya, Kazuhiro Norisue, Yoshiki Sohrin, Masahru Nakamura
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 134 Issue: 50 Pages: 20262-20265
  • DOI: 10.1021/ja309845k
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Platinum electrodeposition in porous silicon : The influence of surface solvation effects on a chemical reaction in a nanospace (2012)
  • Author(s): Kazuhiro Fukami, Ryo Koda, Tetsuo Sakka,Tomoko Urata,Ken-ichi Amano,Hikaru Takaya,Masaharu Nakamura,Yukio Ogata, and Masahiro Kinoshita
  • Journal Title: Chemical Physics Letters Volume: 542 Pages: 99-105
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2012.05.078
  • Peer Reviewed
• [Presentation] メタル化アミノ酸・ペプチドを用いる金属集積と機能開拓 (2014)
  • Author(s): 高谷 光
  • Organizer: 北海道大学フロンティア化学教育研究センター、第三回「次世代の物質科学・ナノサイエンスを探る」シンポジウム
  • Place of Presentation: 北大（北海道）
  • Invited
• [Presentation] メタル化アミノ酸・ペプチドの超分子構造解析～SPring-8での成果を中心に～ (2014)
  • Author(s): 高谷光、磯崎勝弘，竹中健朗，横井友哉，吉田亮太，安田伸広，中村正治
  • Organizer: 第一回SPring-8ワークショップ
  • Place of Presentation: 高輝度光科学研究センター（兵庫）
  • Invited
• [Presentation] アミノ酸・ペプチドで操る金属集積 (2014)
  • Author(s): 高谷 光
  • Organizer: 新学術領域「動的秩序と機能」機能超分子化学ミニシンポジウム
  • Place of Presentation: 東大（東京）
  • Invited
• [Presentation] ルテニウム錯体結合型ノルバリン触媒を用いる電子豊富な芳香族化合物の酸化反応 (2014)
  • Author(s): 吉田 亮太・磯崎 勝弘・横井 友哉・竹中 健朗・高谷 光・中村 正治
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名大（愛知）
• [Presentation] 自己組織化単分子膜を利用した金ナノ粒子の触媒反応加速効果 (2014)
  • Author(s): 石橋 幸典・磯崎 勝弘・田口 知弥・高谷 光・中村 正治・三木 一司
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名大（愛知）
• [Presentation] Aryl C-Glycoside Synthesis Based on Iron-Catalyzed Cross Coupling Reaction of Arylzinc Reagents (2014)
  • Author(s): Laksmikanta Adak, Shintaro Kawamura, Gabriel Toma, Li Ho Chuen, Toshio Takenaka, Katsuhiro Isozaki, Hikaru Takaya, Tony K. M. Shing, Masaharu Nakamura
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名大（愛知）
• [Presentation] 鉄触媒クロスカップリング反応におけるアリール鉄中間体の構造と反応性 (2014)
  • Author(s): 仲嶋 翔・橋本 徹・中川 尚久・今吉 隆治・GOWER N. J.・ADAK L.・本間 徹生・砂田 祐輔・永島 英夫・磯崎 勝弘・畠山 琢次・高谷 光・中村 正治
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名大（愛知）
• [Presentation] Solution-Phase Structure of Organoiron Catalysts Illuminated by Synchrotron X-ray Absorption Spectroscopy (2013)
  • Author(s): Hikaru Takaya
  • Organizer: Japan-Canada Joint International Symposium on Transition Metal Catalysts and Synthetic Processes for the Next Generation (The 93th CSJ Annual Meeting’s Special Symposium)
  • Place of Presentation: Ritsumei, Kusatsu Campus
  • Year and Date: 2013-03-21
  • Invited
• [Presentation] ピンサールテニウム錯体結合型ノルバリン触媒の合成とアルコールの過酸化水素酸化 (2013)
  • Author(s): 横井友哉，磯崎勝弘，吉田亮太，尾形 和樹，笹野大輔，清家弘史，高谷光，中村正治
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大草津
  • Year and Date: 2013-03-21
• [Presentation] ピンサールテニウム錯体結合型ノルバリンペプチドの合成と構造決定 (2013)
  • Author(s): 横井友哉，磯崎勝弘，吉田亮太，尾形 和樹，笹野大輔，清家弘史，高谷光，中村正治
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大草津
  • Year and Date: 2013-03-21
• [Presentation] ピンサー型ルテニウム錯体結合型ノルバリン触媒を用いる電子豊富な芳香族化合物の過酸化水素酸化反応 (2013)
  • Author(s): 吉田亮太，磯崎勝弘，横井友哉，高谷光，中村正治
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大草津
  • Year and Date: 2013-03-21
• [Presentation] アリール鉄中間体の構造解析と鉄触媒クロスカップリング反応の反応機構研究 (2013)
  • Author(s): 仲嶋翔，橋本徹，中川尚久，今吉隆治，Gower, N. J., 砂田祐輔，永島英夫，磯崎勝弘，畠山琢次，高谷光，中村正治
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大草津
  • Year and Date: 2013-03-21
• [Presentation] 放射光X線吸収分光による有機鉄活性種の溶液構造研究 (2013)
  • Author(s): 高谷光, 仲嶋翔，Nicholas J. Gower，今吉隆治，為則雄祐，中川尚久，磯崎勝弘，Laksmikanta Adak，橋本徹，畠山琢次，本間徹夫，高垣昌史，砂田裕輔，永島英夫，中村正治
  • Organizer: 第60回有機金属化学討論会
  • Place of Presentation: 学習院大（東京）
• [Presentation] Ru結合型アミノ酸／ペプチドの合成と触媒作用 (2013)
  • Author(s): 高谷光、磯崎勝弘，竹中健朗，横井友哉，吉田亮太，西郡達志，石橋幸典，安田伸広，吉岡康一，渡辺隆司，中村正治
  • Organizer: 錯体化学会第63回討論会
  • Place of Presentation: 琉球大（沖縄）
• [Presentation] 鉄触媒クロスカップリング反応におけるアリール鉄中間体の構造および反応性 (2013)
  • Author(s): 仲嶋翔、橋本徹，中川尚久，今吉隆治，Gower N. J.，本間徹夫，砂田裕輔，永島英夫，磯崎勝弘，畠山琢次，高谷光，中村正治
  • Organizer: 錯体化学会第63回討論会
  • Place of Presentation: 琉球大（沖縄）
• [Presentation] Supramolecular Catalyst based on Taransition-Metal-Bound Amino Acids/Peptides (2013)
  • Author(s): Takaya, H.
  • Organizer: The 2nd China-Japan Joint Inorganic Chemistry Symposium for Young Scientists: Supramolecular Science and Nanomaterials
  • Place of Presentation: 分子研（愛知）
  • Invited
• [Presentation] メタル化アミノ酸／ペプチドを基盤とするメゾスコピック金属集積制御と機能開 (2013)
  • Author(s): 高谷 光
  • Organizer: 新学術領域研究会
  • Place of Presentation: 東大（東京）
  • Invited
• [Presentation] メタル化アミノ酸／ペプチドを基盤とする金属集積制御と機能開拓 (2013)
  • Author(s): 高谷 光
  • Organizer: ナノ学会 金属と分子集合シンポジウム
  • Place of Presentation: 東工大（東京）
  • Invited
• [Presentation] レアメタルをもちいない次世代クロスカップリング反応の開発：鉄ホスフィン錯体触媒における触媒活性種の溶液XAFS解析 (2013)
  • Author(s): 高谷 光、仲嶋翔，Nicholas J. Gower，今吉隆治，為則雄祐，中川尚久，磯崎勝弘，Laksmikanta Adak，橋本徹，畠山琢次，本間徹夫，高垣昌史，砂田裕輔，永島英夫，中村正治
  • Organizer: 第１０回SPring-8産業利用報告会
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館（兵庫）
  • Invited
• [Presentation] ユーザーの立場から見たSPring-8における微小結晶構造解析～京大化研有機合成系研究室の最近の利用状況と成果 (2013)
  • Author(s): 高谷 光
  • Organizer: 結晶化学研究会シンポ
  • Place of Presentation: 京大（京都）
  • Invited
• [Presentation] 一（いち）合成化学者ユーザーの立場から実感した超分子化学構造解析におけるSPring-8の威力 (2013)
  • Author(s): 高谷 光
  • Organizer: ソフト界面科学研究会
  • Place of Presentation: 京大（京都）
  • Invited
• [Presentation] 鉄を用いる環境調和型クロスカップリングの開発：Ｘ線吸収分光による反応溶液中鉄活性種の構造解析 (2013)
  • Author(s): 高谷 光、仲嶋翔，Nicholas J. Gower，今吉隆治，為則雄祐，中川尚久，磯崎勝弘，Laksmikanta Adak，橋本徹，畠山琢次，本間徹夫，高垣昌史，砂田裕輔，永島英夫，中村正治
  • Organizer: 広島大学サステイナブル科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 広島大学（広島）
  • Invited
• [Presentation] Homogeneous Solution-Phase Structure of Organoiron Catalysts Illuminated by Synchrotron X-ray Absorption Spectroscopy (2013)
  • Author(s): Takaya, H.; Isozaki, K.; Nakajima, S.; Gower, N. J.; Nakagawa, N.; Imayoshi, R.; Tamenori, Y.; Laksmikanta, A.; Kawabata, T.; Mochizuki, A.; Aoki, Y.; Hatakeyama, T.; Nakamura, M.
  • Organizer: 17th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis
  • Place of Presentation: Ft Collins, Collorado, USA
• [Presentation] Supramolecular Smart Materials based on Taransition-Metal-Bound Amino Acids and Peptides (2013)
  • Author(s): Takaya, H.
  • Organizer: The NZ-Japan Joint Symposium on Supramolecular Materials
  • Place of Presentation: Qweenstown, NZ
  • Invited
• [Presentation] ピンサールテニウム錯体結合型ノルバリンペプチドの合成と機能開拓 (2013)
  • Author(s): 竹中 健朗・横井 友哉・吉田 亮太・磯崎 勝弘・高谷 光・中村 正治
  • Organizer: 第4回統合物質シンポジウム
  • Place of Presentation: 名大（愛知）
• [Presentation] ルテニウム錯体結合型ノルバリン触媒を用いる電子豊富な芳香族化合物の過酸化水素酸化反応 (2013)
  • Author(s): 吉田 亮太・磯崎 勝弘・横井 友哉・竹中 健朗・高谷 光・中村 正治
  • Organizer: 第4回統合物質シンポジウム
  • Place of Presentation: 名大（愛知）
• [Presentation] ルテニウム錯体結合型ノルバリン触媒を用いる電子豊富な芳香族化合物の過酸化水素酸化反応 (2013)
  • Author(s): 吉田 亮太・磯崎 勝弘・横井 友哉・竹中 健朗・高谷 光・中村 正治
  • Organizer: 第9回有機元素化学セミナー
  • Place of Presentation: 京大（京都）
• [Presentation] Transition-metal-complex-bound Amino Acids-/Peptides-based Supramolecular Gel Catalysts (2012)
  • Author(s): Hikaru Takaya
  • Organizer: The 1st International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials (ICEAN)
  • Place of Presentation: Brisbane Australlia
  • Year and Date: 2012-10-22
  • Invited
• [Presentation] ONOピンサールテニウム錯体結合型ノルバリンの合成と機能 (2012)
  • Author(s): 横井 友哉・磯崎 勝弘・尾形 和樹・笹野 大輔・清家 弘史・高谷 光・中村 正治
  • Organizer: 第59回有機金属化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] メタル化ペプチドの自己組織化による金属集積制御と機能開拓 (2012)
  • Author(s): 高谷光，○磯崎勝弘，尾形和樹，横井知哉，吉田亮太，小川哲也，倉田博基，直田健，中村正治
  • Organizer: 第61回高分子討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工大
  • Year and Date: 2012-09-12
• [Presentation] メタル化アミノ酸およびペプチドの超分子ゲル中における (2012)
  • Author(s): 高谷光，○磯崎勝弘，尾形和樹，横井知哉，吉田亮太，安田伸宏，小川哲也，倉田博基，直田健，中村正治
  • Organizer: 第61回高分子討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工大
  • Year and Date: 2012-09-12
• [Presentation] メタル化アミノ酸およびペプチドを用いる金属の精密集積制御と機能開拓 (2012)
  • Author(s): 高谷 光
  • Organizer: 奈良先端未来開拓コロキウム２０１２#12316;分子、超分子から分子技術の時代へ#12316;
  • Place of Presentation: 奈良先端大
  • Invited
• [Presentation] Self-assembly of Pt-complex-bound amino acids (2012)
  • Author(s): Hikaru Takaya
  • Organizer: The 5th “MEXT Project of Integrated Research on Chemical Synthesis” Forum: Unique peptide assemblies with biological functions
  • Place of Presentation: Kyoto Univ.
  • Invited
• [Book] Briefs in Molecular Science Series Vol. 26, Metal-Molecular Assembly for Functional Materials, (2013)
  • Author(s): Takaya, H.
  • Total Pages: 90
  • Publisher: Springer VCH
• [Book] Springer Briefs in Molecular Science, Molecular Assembly for Material Science (2013)
  • Author(s): Hikaru Takaya
  • Total Pages: 120
  • Publisher: Springer
• [Book] Peptide Newsletter Japan (2012)
  • Author(s): 高谷 光，磯崎勝弘，中村正治
  • Total Pages: 45
  • Publisher: 日本ペプチド学会
• [Remarks] 京都大学化学研究所中村研究室
  • URL: http://es.kuicr.kyoto-u.ac.jp/publication.html