生体エネルギー・情報伝達機能のモデル化に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06453214
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 小夫家 芳明 静岡大学, 工学部, 教授 (80026195)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 康隆 静岡大学, 工学部, 助手 (10240798)
• Keywords: イオンチャネル / イオン選択性 / 超分子 / 分子認識 / 平面脂質2分子膜

Research Abstract

オリゴテトラ又はヘキサメチレンエーテル、アミンの末端にイオン性基を取り付け、疎水性対イオンと組み合わせて平面脂質膜に取り込ませることによって、開閉を伴いながら一定の電導度を与えるイオンチャネルを形成できるか否かを平面脂質2分子膜法を用いて検討した。その結果オリゴエーテル鎖を有するカルボン酸、リン酸とアンモニウム基との間のイオン対が安定なシングルイオン電流を与えること、ポア内孔を形成すると思われる親水性鎖末端のイオン性基はイオン選択性を決定する主要因ではなく、配位性のエーテル鎖の存在がカチオン選択性の発現に重要であり、エーテル鎖の親水性と対イオンの疎水性鎖の組み合わせがイオン電導度の大きさを制御するとの結論が得られた。なおポリアミンはアニオン選択性チャネルを期待したが得られなかった。またジフェニルヘキサトリエンを超分子イオンチャネルの疎水性イオン対成分として導入し、リポソームに取り込ませ蛍光の変化を追跡したところ、膜中での脂質-脂質類似物質間の分子認識力は強く、構造のわずかな差でも認識して集合体を形成する傾向が認められた。この知見はDSC測定によっても裏付けられ膜中で超分子構造体を形成する機構が支持された。
一方超分子イオンチャネルの集合数を制御した、極性孔が一定の大きさの大環状ヘッドグループとしてレゾルシン環状4量体を用い疎水性長鎖アルキル基を取り付けた両親媒性化合物がイオンチャネル特性を示し、高いカチオン選択性を発揮できることが明らかとなり、更にナトリウムに対し3倍のカリウム選択性を示すと共にルビジウムによってイオン電流がブロックされた。これにより人工イオンチャネルとして初めて顕著な金属イオン選択性機能を発現した。

Research Products

• [Publications] Y.KOBUKE: "Supnamolecular Organization of Imidazolul-Porphyrir to a Slipped Cofacial Dimer" J.Am.Chem.Soc.116. 4111-4112 (1994)
• [Publications] Y.TANAKA: "Non-Peptidic Ion Channel with K^+ Selectivity" Angew.Chem.Int.Ed.Eng.34(印刷中). (1995)
• [Publications] 小夫家 芳明: "分子組織系による典型金属イオンの分子認識" 油化学. 43. 830-838 (1994)
• [Publications] 小夫家 芳明: "脂質2分子膜中にイオン流束場を与える人工イオンチャネル" 有機合成化学協会誌. 53(印刷中). (1995)
• [Publications] Y.KOBUKE: "Towards Biophysics of Ion Channels" Antificial Ion Channels(印刷中), (1995)