2021 Fiscal Year Research-status Report
堅牢な有機フレーム内に柔軟なペプチド鎖をもつ低分子受容体ポケット多種類材料の創製
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19K05181
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
古澤 宏幸 山形大学, 大学院基盤教育機構, 教授 (60345395)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ジペプチド / 水晶振動子微量天秤 / 金電極 / 共有結合有機構造体 / 気化分子相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、数百種類の受容体で匂い分子を識別している生体の嗅覚システムを模倣した低分子認識システムを人工的な材料で実現するために、受容体ポケットのフレームワークとして共有結合性有機構造体(Covalent Organic Framework: COF)を利用し、その支柱部分に多品種オリゴペプチドを組み込むことで生体類似の受容体ポケットを調製することを目的とする。
本年度は、様々な化学的環境空間創出のためのオリゴペプチドとしてジペプチドを用いた３次元的ナノ空間をもたせたナノ薄膜を調製し、各種の気化分子をフローすることで、ジペプチドの種類に依存して気化分子の化学的物性を反映した相互作用挙動が観察されるか検討することとした。ジペプチドとして、疎水的な側鎖を持つジペプチド、親水的な側鎖を持つジペプチド、負電荷を持つジペプチドの３種類を用いた。これらジペプチドを共有結合有機構造体（COF）に組み込み、COF-ジペプチド薄膜をナノグラム・オーダーの質量が測定できる水晶振動子微量天秤装置のセンサー表面に調製した。
ガスフロー装置にセットしたセンサー表面に気化分子として低分子アルコール類やケトン、エステル分子等をフローし作用させ、COF薄膜に取り込まれたことによる質量変化により相互作用能を評価したところ、気化低分子アルコール類は親水的なジペプチドをもつ表面に応答し他の基板では顕著な変化は見られなかった。一方、気化ケトン・エステル類は互いに類似の作用パターンを示したが、必ずしも側鎖官能基のみで説明できる挙動ではないことが示された。また、気相だけでなく水中で同様の評価を行ったところ、気相の場合とはまた異なる作用挙動を示した。
以上のことから、現象説明にはさらなる考察が必要だが、ジペプチドの種類によって３次元的ナノ空間に分子環境の異なる場を作り出せることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
三種類のジペプチドを組み込んだ共有結合有機構造体（COF）を調製して得られた３次元的ナノ薄膜はジペプチドの種類に依存した作用物性を示すことが確認できた。生体類似の受容体ポケット・フレームワークが構築できる可能性が得られた。
一方で、得られている気化分子とCOF-ジペプチドの相互作用する組み合わせに対する説明がそれぞれの化学的性質のみに基づく考察では説明が難しい観察結果もあり、また、現状ではジペプチドの種類が多種類とまでは言えずそのアミノ酸配列の効果など議論するには不十分な状況である。引き続き、性質の異なるアミノ酸を組み合わせたジペプチドを化学的性質だけでなく様々な視点に基づいてデザインおよび調製し、その作用物性を系統的に調査する必要がある。
また、電気化学センサーとの組み合わせるための準備として、気相中で電気化学測定を行うための作用電極および参照電極をカバーする被腹膜を開発した。電気化学測定のための準備体制を整えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ジペプチドとして種々のさらなるアミノ酸配列を組み合わせたペプチドを調製し、これらペプチドを提示した３次元的ナノ薄膜を用いて、各種の気化分子との相互作用をアミノ酸側鎖の化学的性質のみならずさまざまな性質に基づく観点から定量的解析を行うことを検討する。
また、水晶振動子微量天秤装置による相互作用観察だけでなく、電気化学センサーと組み合わせて同様の相互作用が観察されるか比較を行う。
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| Causes of Carryover |
今年度計画していた実験の結果及び成果を踏まえ、さらなるアミノ酸の組み合わせによるペプチドでの実験が必要との結論に至った。それに基づいて次年度まで計画を拡張することとしたことに伴い、それに係る物品費を次年度に繰り越すこととなった。
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