Development of self-assembling allosteric receptors and memory and transcription of supramolecular chirality

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05478
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 33010:Structural organic chemistry and physical organic chemistry-related
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: Kawai Hidetoshi 東京理科大学, 理学部第一部化学科, 教授 (50322798)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: アロステリック / 分子認識 / 協同性 / キラル誘起 / 水素結合 / 分子カプセル / 分子プロペラ / 二重螺旋

Outline of Final Research Achievements

Allosteric molecules, which change their structure in response to external stimuli such as guest association, are excellent molecular systems to enable efficient information conversion and amplification.
In this study, we developed a self-assembling allosteric receptors in which multiple subunits self-assemble to transmit structural change information in order to effectively express the allosteric effect. We have successfully constructed propeller-shaped self-assembling molecular receptors and double-helical molecular foldamers, and demonstrated that the self-assembly of subunits can lead to the expression of supramolecular chirality (propeller chirality and helicity). Furthermore, we have investigated the cooperativity and allosteric effects between subunits, through chiral induction, guest-recognition ability.

Free Research Field

超分子化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

アロステリック効果を利用した情報伝達は、生体システムにおいて重要な機構である。この効果を人工系で応用するためには、より効率的にアロステリック効果を発現させるための設計指針が望まれている。本研究では、生体分子システムがアロステリック効果を生み出すための戦略として利用している「複数のサブユニットの自己会合」を人工システムに応用することで、効果的な協同性が生まれることを実証した。特にプロペラ形状や二重螺旋のような絡み合い構造とすることが構造変化の伝達に加えキラリティの発現や伝達にも重要であることを明らかにした。これらの知見は今後の人工情報伝達システムの構築に大きな意義をもたらすと考えている。