2014 Fiscal Year Research-status Report
動的コンビケムによるミニマム糖クラスターの構築と糖鎖間相互作用の解明への応用
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25810105
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| Research Institution | Toyo University |
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Principal Investigator |
長谷川 輝明 東洋大学, 生命科学部, 教授 (90423566)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 糖鎖間相互作用 / 動的コンビナトリアルケミストリー / 金属錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ラクトース（Lac）は、LacCerの糖鎖部分として細胞表面に大量に存在し、LacCer-LacCer間またはLacCer-GM3間の糖鎖間相互作用（CCIs）を介して細胞接着を誘導する糖鎖であるが、そのイオン選択性などには未だ不明な点が多い。我々はLac-Lac間相互作用のイオン選択性を解明するため、5位および5’位にLac部位を有するビピリジン（bpy-Lac）を用いた動的コンビケムによるアプローチで研究を行った。bpy-Lacは、Fe2+との錯化により、2種類のジアステレオメリックな錯体異性体（Δ-型およびΛ-型）に加えて、遊離のbpy-Lacも含めた、計3種類の構成成分からなる動的コンビナトリアルライブラリー（DCLs）を自発的に形成する。実際にbpy-Lacの水溶液にFeCl2を加えたところ、その水溶液の色は即座に赤紫色へと変化した。また、FeCl2添加後の水溶液のUV-visスペクトルには、550nm付近の幅広い特性吸収帯の出現が確認できた。これは水溶液中に存在するbpy-Lacの一部がFe2+と自発的に錯形成し、6つの糖鎖を有するトリスビピリジン鉄錯体へと変換されたことを明確に示している。興味深いことに、この水溶液に様々な塩化物塩（NaCl、MgCl2、KCl、CaCl2）を添加（～1 M）すると、添加量に応じて上記特性吸収帯の強度が更に増大するとともに、CDスペクトルが大きく変化した。。これは、これらの円二含まれるアルカリ（土類）金属イオンの存在により、Δ体の安定性が増大し、その結果として錯体全体の存在量が増大（つまりは遊離のbpy-Lacが減少）したことを示している。これらのイオンの存在により、錯体分子内のLac残基間にCCIsが働き、それが付加的な引力となって錯体構造が安定化されたことが、錯体濃度増大の原因である。
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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
当初の計画では温和な環境下で可逆的に結合の生成・解裂がおこなわれるジスルフィド結合を用いたDCLsの作製を考えていた。しかしこのシステムでは得られるDCLsが極めて複雑で、しかも化合物の水溶性が極めて悪く、円滑な研究の進行が不可能であった。この問題を解決するため、我々は分子デザインを改良し、トリスビピリジン金属錯体を用いたDCLsをもちいて研究を行うことにした。この改良により、「得られるDCLsの単純化」「得られるDCLsの水溶性向上」の両者が同時に達成できた。それによって研究が大きく進展し、ラクトース-ラクトース間の相互作用が様々なイオンによって誘導されることを明らかにできた。
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| Strategy for Future Research Activity |
加えるイオンの濃度範囲によって安定化される異性体が異なるなど、その錯体安定化のメカニズムには未だ不明な点が多いが、今回得られた結果は、微弱なCCIsを高感度に検出するための分子ツールとして、糖修飾ビピリジンが非常に優れていることを明確に示している。今後、Lac以外のオリゴ糖を導入したビピリジンに関しても同様の合成およびアッセイを行い、これらのオリゴ糖のイオン選択性や糖鎖選択性に関する網羅的な知見を得ることが喫緊の課題である。現在既にマルトースを導入した金属錯体を用いて同様のアッセイを行っており、結果が出次第、論文投稿を行う予定である。
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