2023 Fiscal Year Annual Research Report
Precision Enzymatic Synthesis and Supramolecular Formation of New Amylose Analog Polysaccharides
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21K05170
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
門川 淳一 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (30241722)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山元 和哉 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (40347084) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 多糖 / アミロース / 酵素触媒重合 / 非天然型 / 超分子 / ナノ集合体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、グルカンホスホリラーゼ(GP)酵素触媒重合を利用して新規な非天然型多糖（アミロースアナログ多糖）の合成とナノ集合体（超分子）形成挙動について検討してきた。グルカンホスホリラーゼ（GP）は、グルコース1-リン酸（Glc-1-P）をモノマー、α(1→4)-非還元末端をプライマーとして構造明確な多糖（アミロース）を得る重合を触媒する酵素である。GPは基質特異性の緩さを有することから、研究代表者はGPをアミロースアナログ多糖合成に用いることができることを見出してきた。
これまでの研究により、非天然型の基質であるグルカールと天然型の基質であるGlc-1-Pをコモノマーに用いたGP酵素触媒共重合により得られる部分2-デオキシ化アミロースが容易にフィルムを形成し、疎水性を示すことを見出してる。そこで本年度の研究では、高い親水性の天然多糖ナノファイバー（セルロースナノファイバー、キチンナノファイバー）に部分2-デオキシ化アミロースを酵素的にグラフトすることで疎水化を検討した。まず、適切に設定された反応により、上記ナノファイバー上にα(1→4)-プライマーを導入し、その非還元末端からグルカール／Glc-1-PのGP酵素触媒共重合を行うことで、目的の生成物を得た。生成物から作成したフィルムの水との接触角測定から、高い疎水性を示すことが分かり、本手法の有用性が確認された。
さらに、GPの基質特異性の緩さを利用して両末端カルボキシレート化オリゴ糖架橋剤を合成し、水溶性キトサンとの架橋反応によりナノゲル創製を達成した。また、研究代表者が見出した酵素触媒重合場において高分子包接錯体を形成する手法(つる巻き重合法)を利用して、アミロースの種々の疎水性ポリエステルに対する包接挙動を系統的に調査することができた。
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