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生体高分子をキラル反応場として活用する力量ある環境調和型超分子光不斉反応系の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16H02289
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 高分子・繊維材料
研究機関東北大学

研究代表者

和田 健彦  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (20220957)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
46,410千円 (直接経費: 35,700千円、間接経費: 10,710千円)
2018年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2017年度: 20,930千円 (直接経費: 16,100千円、間接経費: 4,830千円)
2016年度: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
キーワード不斉光反応 / 不斉合成 / 有機光化学 / 超分子化学 / 生体高分子 / タンパク質 / 環境調和型 / 血清アルブミン / 不斉反応 / 高分子修飾 / 超分子 / 環境調和 / 核酸アプタマー / 環境調和型合成 / 有機光反応 / 光不斉反応
研究成果の概要

新しい不斉合成法として注目されている光不斉反応に、生体高分子をキラル反応場とする超分子光不斉反応系構築に取組んだ。ヒト血清アルブミン(HSA)を用いた2-アントラセンカルボン酸(AC)の光不斉光二量化反応を詳細に検討し、90%を超える高い光学収率(ee)で光二量体が得られ、さらに2,6-アントラセンジカルボン酸(AD)を基質とする系も検討し、溶液系では得られない特異的な構造の二量体がほぼ100%のee得られることを見出した。この特徴的な反応を利用し、AC-ADヘテロ二量体が97%を超えるeeで得られることも明らかとした。本研究により光不斉反応を力量ある"環境調和型不斉合成法"として確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新しい超分子光不斉反応(SMAP)系構築に向け、2,6-アントラセンジカルボン酸(AD)のHSA中でのSMAPを検討し、溶液系では得られないナフタレン環を有する特異的な構造の二量体を98%以上の光学収率で得られることを見出した。さらにタンパク質の利点を生かした夾雑系超分子不斉光反応の構築にも取組んだ。その結果、意外にもAC-ADヘテロ二量体が主生成物として97%を超える高いエナンチオ過剰率で得られた。これは、AC-AD間の光反応が動的に起きていると同時に、HSAからの極めて効率よいキラル情報伝搬が達成されていることを示す結果で、従来とは全く異なる超分子不斉光反応系概念の提案に成功した。

報告書

(4件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 3件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 7件、 招待講演 11件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] University of Bordeaux(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Case Western Reserve University(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Bordeaux University(France)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] CaseWesternReserveUniversity(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Efficient Light‐Harvesting Antennae Resulting from the Dense Organization of Dyes into DNA Junctions though d ‐Threoninol2020

    • 著者名/発表者名
      Kashida Hiromu、Azuma Hidenori、Maruyama Ryoko、Araki Yasuyuki、Wada Takehiko、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: - 号: 28 ページ: 11360-11363

    • DOI

      10.1002/anie.202004221

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Underwater Bubble and Oil Repellency of Biomimetic Pincushion and Plastron-Like Honeycomb Films2020

    • 著者名/発表者名
      Chen Bihai、Wada Takehiko、Yabu Hiroshi
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 36 号: 23 ページ: 6365-6369

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c00427

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reversible Changes in the Orientation of Gold Nanorod Arrays on Polymer Brushes2020

    • 著者名/発表者名
      Sekizawa Yu、Mitomo Hideyuki、Nihei Mizuki、Nakamura Satoshi、Yonamine Yusuke、Kuzuya Akinori、Wada Takehiko、Ijiro Kuniharu
    • 雑誌名

      Nanoscale Advances

      巻: 2 号: 9 ページ: 3798-3803

    • DOI

      10.1039/d0na00315h

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Solvent Effects and Aggregation Phenomena Studied by Vibrational Optical Activity and Molecular Dynamics: The Case of Pantolactone2020

    • 著者名/発表者名
      Ghidinelli Simone、Abbate Sergio、Koshoubu Jun、Araki Yasuyuki、Wada Takehiko、Longhi Giovanna
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 124 号: 22 ページ: 4512-4526

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.0c01483

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 1.Development of an Engineered Photoactive Yellow Protein as a Cross-Linking Junction for Construction of Photoresponsive Protein-Polymer Conjugates2019

    • 著者名/発表者名
      Ui, Mihoko; Miyauchi, Yusuke; Inoue, Masataka; Murakami, Makoto; Araki, Yasuyuki; Wada, Takehiko; Kinbara, Kazushi
    • 雑誌名

      ChemPhotoChem

      巻: 3 号: 6 ページ: 356-360

    • DOI

      10.1002/cptc.201900024

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Peptide Ribonucleic Acid (PRNA)-Arginine Hybrids. Effects of Arginine Residues Alternatingly Introduced to PRNA Backbone on Aggregation, Cellular Uptake, and Cytotoxicity2018

    • 著者名/発表者名
      Sugai, Hiroka; Nakase, Ikuhiko; Sakamoto, Seiji; Nishio, Akihito; Nishijima, Masaki; Yamayoshi, Asako; Araki, Yasuyuki; Ishibashi, Satoru; Yokota, Inoue, Yoshihisa; Wada, Takehiko,*
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 47 号: 3 ページ: 381-384

    • DOI

      10.1246/cl.171186

    • NAID

      130006434142

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Control of the electrochemical and photophysical properties of N-substituted benzo[ghi]perylene derivatives2017

    • 著者名/発表者名
      Tokuo Kokichi、Sakai Hayato、Sakanoue Tomo、Takenobu Taishi、Araki Yasuyuki、Wada Takehiko、Hasobe Taku
    • 雑誌名

      Materials Chemistry Frontiers

      巻: 1 号: 11 ページ: 2299-2308

    • DOI

      10.1039/c7qm00301c

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent Topics of Bioimagings2017

    • 著者名/発表者名
      Hirano, Takashi; Wada, Takehiko
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology, C: Photochemistry Reviews

      巻: 30 ページ: 1-2

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regioselective Molecularly Imprinted Reaction Field for [4 + 4] Photocyclodimerization of 2-Anthracenecarboxylic Acid2017

    • 著者名/発表者名
      Nakai Satoshi; Sunayama Hirobumi; Kitayama Yukiya; Takeuchi Toshifumi; Nishijima Masaki; Inoue Yoshihisa; Wada Takehiko
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 33 号: 9 ページ: 2103-2108

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.6b04104

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective and robust stabilization of triplex DNA structures using cationic comb-type copolymer2017

    • 著者名/発表者名
      A. Yamayoshi, D. Miyoshi, Y. Zouzumi, Y. Matsuyama, J. Ariyoshi, N. Shimada, A. Murakami, T. Wada, A. Maruyama
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem., B

      巻: 1221 号: 16 ページ: 4015-4022

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.7b01926

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthetic Control of Photophysical Process and Circularly Polarized Luminescence of [5]Carbohelicene Derivatives Substituted by Maleimide Units2016

    • 著者名/発表者名
      Hayato Sakai, Takako Kubota, Junpei Yuasa, Yasuyuki Araki, Tomo Sakanoue, Taishi Takenobu, Takehiko Wada, Tsuyoshi Kawai, and Taku Hasobe
    • 雑誌名

      Journal of Phyisical Chemistry C

      巻: 120 号: 14 ページ: 7860-7869

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b01344

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Protonation-Induced Red-Coloured Circularly Polarized Luminescence of [5]Carbohelicene Fused by Benzimidazole2016

    • 著者名/発表者名
      H. Sakai, T. Kubota, J. Yuasa, Y. Araki, T. Sakanoue, T. Takenobu, T. Wada, T. Kawai, T. Hasobe
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 14 号: 28 ページ: 6738-6743

    • DOI

      10.1039/c6ob00937a

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Activation of p53 facilitates the target search in DNA by enhancing the target recognition probability2016

    • 著者名/発表者名
      Itoh Y., Murata A., Sakamoto S., Nanatani K., Wada T., Takahashi S., Kamagata K.
    • 雑誌名

      J. Mol. Biol.

      巻: 428 号: 14 ページ: 2916-2930

    • DOI

      10.1016/j.jmb.2016.06.001

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Controllable Electronic Structures and Photoinduced Processes of Bay-Linked Perylenediimide Dimers and Ferrocene-Linked Triad2016

    • 著者名/発表者名
      H. Horinouchi, H. Sakai, Y. Araki, T. Sakanoue, T. Takenobu, T. Wada, N. V. Tkachenko, T. Hasobe
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 21 号: 28 ページ: 9631-9641

    • DOI

      10.1002/chem.201601058

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Highly Enantiodifferentiating Site of Human Serum Albumin for Mediating Photocyclodimerization of 2-Anthracenecarboxylate Elucidated by Site-Specific Inhibition/Quenching with Xenon2016

    • 著者名/発表者名
      Nishijima, M.; Pace, T. C. S.; Bohne, C.; Mori, T.; Inoue, Y.; Wada, T.
    • 雑誌名

      J. Photochem. Photobiol. A

      巻: 331 ページ: 89-94

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2015.12.019

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 細胞内環境応答型人工核酸システムの開発 ‐ヌクレアーゼ活性制御機能を有する癌細胞選択的核酸医薬創製を目指して‐2020

    • 著者名/発表者名
      和田健彦
    • 学会等名
      長崎大学大学院医歯薬学総合研究科 第3回機能性分子化学フォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of high sensitive and high time-resolve circular dichroism (CD) measurement system2019

    • 著者名/発表者名
      Takehiko WADA
    • 学会等名
      Advances in Noncanonical Nucleic Acids 2019 (ANNA2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Intracellular Condition Responsive Artificial Nucleic Acids for the Catalytic Oligonucleotide Therapeutics2019

    • 著者名/発表者名
      Takehiko WADA
    • 学会等名
      6th Annual Joint Data Science in Life Science and Engineering Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 弱い相互作用を協働的に活用した不斉光反応制御 ‐生体高分子をキラル反応場として活用した超分子不斉光反応系を中心として‐2019

    • 著者名/発表者名
      和田健彦
    • 学会等名
      第40回光化学若手の会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 天然ヌクレアーゼ活性超越に資するDNA-人工核酸キメラ分子構造設計と機能評価2019

    • 著者名/発表者名
      和田健彦
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CREATION OF CANCER CELL SPECIFIC OLIGONUCLEOTIDE THERAPEUTICS SYSTEM WITH INTRACELLULAR CONDITION RESPONSIVE FUNCTIONAL POYMERS: ARTIFICIAL NUCLEIC ACIDS NAMED PEPTIDE RIBONUCLEIC ACIDS (PRNA)2017

    • 著者名/発表者名
      Takehiko WADA
    • 学会等名
      East Asian Symposium on Polymers for Advanced Technologies 2017 (EASPAT-2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Creation of Hypoxia/Ischemia (Cancer) Cell Specific Oligonucleotide Therapeutics System with Intracellular Environmental Condition Responsive Peptide Ribonucleic Acids (PRNAs)2017

    • 著者名/発表者名
      Takehiko WADA
    • 学会等名
      Special Lecture of Institute of Biological Chemistry, Academia Sinica, Taipei, Taiwan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Creation of Cancer Cell Specific Oligonucleotide Therapeutics System with Intracellular Environmental Condition Responsive Peptide Ribonucleic Acids (PRNAs)2017

    • 著者名/発表者名
      Takehiko WADA
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Polymer Science and Technology (2017ICAPST, National Chung Hsing Univ (NCHU), Taichung, Taiwan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Supramolecular asymmetric photochirogenesis mediated by synthetic antibody: asymmetric photocyclodimerization of 2-anthracenecarboxylate mediated by synthetic scFv antibody2017

    • 著者名/発表者名
      Wijak Yospanya, Seiji Sakamoto, Yasuyuki Araki, Masaki Nishijima, Yoshihisa Inoue, Takehiko Wada
    • 学会等名
      28th International Conference on Photochemistry (ICP 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MMP応答型 PEG 複合化ペプチドを用いたがん選択的細胞内送達システムの開発と細胞機能制御への応用2017

    • 著者名/発表者名
      和田健彦
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] タンパク質を不斉反応場とする2-アントラセンカルボン酸な らびに2,6-アントラセンジカルボン酸の超分子不斉光反応の検討2016

    • 著者名/発表者名
      豊岡 壮太, 西嶋 政樹, 坂本 清志 , 荒木 保幸, 井上 佳久, 和田 健彦
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 血清アルブミンを不斉反応場とする 2-アントラセンカルボン酸ならびに 2,6-アント ラセンジカルボン酸の超分子不斉光反応の検討2016

    • 著者名/発表者名
      豊岡 壮太, 西嶋 政樹, 荒木 保幸, 坂本 清志, 井上 佳久,和田 健彦
    • 学会等名
      2016年光化学討論会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Supramolecular asymmetric photochirogenesis mediated by synthe tic antibody: The effect of the temperature, pH and ionic strength upon [4+4] enantiodiffer entiating photodimerization of 2-anthracenecarboxylate media ted by synthetic scFv antibody2016

    • 著者名/発表者名
      W .Yospanya, S. Sakamoto, Y. Araki, M. Nishijima, Y. Inoue, T. Wada
    • 学会等名
      2016年光化学討論会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] SUPRAMOLECULAR ASYMMETRIC PHOTOCHIROHGEBESIS (SMAP) OF 2-ANTHRACENECARBOXYLATE (AC) WITH PROTEINS AND PROTEIN-POLYMER HYBRIDS AS CHIRAL REACTION MEDIAS – PEGYLATION OF HAS/BSA AND SMAP OF AC MEDIATED BY PEG-HAS/BSA2016

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Okugi, Haruhiko Sasaki, Souta Toyooka, Nishijima Masaki, Yasuyuki Araki, Seiji Sakamoto, Yoshihisa Inoue, Takehiko Wada
    • 学会等名
      The 26th IUPAC Symposium on Photochemistry
    • 発表場所
      Osaka City Central Public Hall (Kita-ku, Osaka)
    • 年月日
      2016-04-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] ・ キメラ分子、医薬組成物、標的核酸の切断方法、及び標的核酸切断用又は診断用キット2019

    • 発明者名
      和田健彦
    • 権利者名
      和田健彦
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-10-07  

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