2013 Fiscal Year Annual Research Report
有機反応と酵素反応のワンポット化による高分子グライコマテリアルの最短合成
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24350052
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
正田 晋一郎 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10143364)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 糖オキサゾリン / 糖加水分解酵素 / 糖転移反応 / ポリアクリルアミド / 熱応答性高分子 / キトオリゴ糖 / 配糖化 |
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| Research Abstract |
本研究では、糖タンパク質を，保護基を用いることなく，水中において，有機反応と酵素反応をワンポット化して合成する画期的な方法論を提供する。具体的には，有機反応と酵素反応のワンポット化を指向した糖オキサゾリン中間体を基盤とする基礎研究ならびに生成糖タンパク質の評価を含め，4年間で達成する。
前年度においては，従来方法では困難なＮ結合型オリゴ糖オキサゾリンへの直接変換を可能とする，ワンポット合成に適したベンゾイミダゾリニウム塩型の縮合剤(CDMBI)を開発した。
本年度では，糖オキサゾリンのような人工的な物質を酵素基質として用いる場合，触媒酵素の活性，安定性，基質特異性，有機化合物に対する耐性等を自由自在にコントロールすることが必要である点を考慮し，触媒酵素活性を必要に応じて，活性化状態から失活状態へと，逆に，失活状態から活性化状態へと，可逆的にコントロールするシステムの構築を目指した。具体的には，キトオリゴ糖を側鎖に有する新規ポリアクリルアミドの合成に成功した。すなわち，N-アセチルラクトサミンの還元末端にイオウを導入し，引き続き不飽和アクリルアミド誘導体へのマイケル付加反応により，糖受容体を合成した。さらに，キチナーゼ酵素触媒によるN-アセチルグルコサミン伸長反応により，重合度が制御されたキトオリゴ糖マクロモノマーを調製した。これをイソプロピルアクリルアミドと共重合さることで新規熱応答性グライコマテリアルを合成した。酵素活性をオンオフするための手段として，その熱応答性を評価した。その結果，糖鎖高分子としては世界最高の相転移温度を有するグライコマテリアルの創出に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
キチナーゼに対する弱い酵素阻害剤としてイオウを含むキトオリゴ糖骨格を設計し，これをNIPAMに結合し，温度制御により，酵素が交互に働く反応系をつくることができた。すなわち，N-アセチルグルコサミニダーゼの弱い阻害剤と，NIPAMのグラフト化合物を調製し，30℃では阻害剤の効果により酵素反応が起こらなく，40℃ではNIPAMの凝集とともに阻害剤効果が薄れ，酵素反応が起こる系の実現に向けて大きく進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後解決すべき問題点として，あまり強い阻害剤は，可逆的な脱着が困難なため，適度な阻害力を持った阻害剤の設計と合成が求められることから，阻害剤のさらなる設計と合成をおこなう予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本年度に使用した消耗品、特に重合モノマーなどの薬品にかかった費用が少額であった。
次年度における糖加水分解酵素の購入にあてる。
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