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自己集合化学とペプチド化学の協奏による人工酵素の創出

研究課題

研究課題/領域番号 19H02697
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分33010:構造有機化学および物理有機化学関連
研究機関東京工業大学 (2021-2022)
東京大学 (2019-2020)

研究代表者

澤田 知久  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (70625467)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
キーワード自己組織化 / ペプチド / 配位結合 / ナノ空間 / 分子認識 / 不斉反応 / トポロジー / 金属イオン / ナノ構造 / フォールディング / 人工酵素
研究開始時の研究の概要

温和な条件下での高効率な物質変換を行う酵素を人工構築することは、化学における重要な課題の一つである。自己集合化学では古くより、分子の集合体形成によって得られる様々なナノサイズの空隙(ナノ空間)を天然の酵素の空孔になぞらえて、分子認識や反応の加速効果などを実証してきた。しかし、既存のナノ空間は「空間的な仕切り」としての機能が主であった。本研究では、空間的に仕切られた人工のナノ空間内に、特定の官能基や活性中心となる補酵素類を精密集積させた人工ナノ空間を独自に構築し、効率的かつ精密な人工酵素の合成を実現を目指す。

研究成果の概要

短いペプチドと金属イオンを混合することで高次ペプチド構造が自発的に組み上がる。本研究では、ペプチド配列設計に基づく高次ペプチド構造の新規探索を行うとともに、高次ペプチド構造の有する特異なナノ空間を活用した分子認識・反応探索を実施した。細孔性結晶の1次元チャネルを利用することで、有機化合物の不斉配座の誘起や不斉反応を実現するとともに、溶液系での高次構造構築と分子認識挙動の解明も達成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究において見出した、高次ペプチド構造の高効率合成法とナノ空間としての機能は、将来、生体系に匹敵するような人工酵素の実現に向けた重要な第一歩となりうる。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (36件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Metal-Peptide Nonafoil Knots and Decafoil Supercoils2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Inomata, T. Sawada, M. Fujita
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 143 号: 40 ページ: 16734-16739

    • DOI

      10.1021/jacs.1c08094

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Parallel and antiparallel peptide double β-helices controlledby metal-induced folding and assembly2021

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Sawada, Wataru Iwasaki, Motoya Yamagami, Makoto Fujita
    • 雑誌名

      Natural Sciences

      巻: 1 号: 1

    • DOI

      10.1002/ntls.10008

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Orderly Entangled Nanostructures of Metal-Peptide Strands2021

    • 著者名/発表者名
      T. Sawada, M. Fujita
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn

      巻: 94 号: 10 ページ: 2342-2350

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210218

    • NAID

      130008117215

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] X‐ray Crystallographic Observation of Chiral Transformations within a Metal?Peptide Pore2020

    • 著者名/発表者名
      Saito Ami、Sawada Tomohisa、Fujita Makoto
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 号: 46 ページ: 20367-20370

    • DOI

      10.1002/anie.202007731

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Folding and Assembly of Metal-Linked Peptidic Nanostructures2020

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Sawada, Makoto Fujita
    • 雑誌名

      Chem

      巻: 6 号: 8 ページ: 1861-1876

    • DOI

      10.1016/j.chempr.2020.07.002

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ピリジニウム架橋部位を有する環状ペプチドの合成2023

    • 著者名/発表者名
      船倉健史・青木達哉・吉沢道人・澤田知久
    • 学会等名
      日本化学会 第103回 春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] M60L60ペプチド巨大ケージの外面化学修飾2023

    • 著者名/発表者名
      佐柄直・吉沢道人・澤田知久
    • 学会等名
      日本化学会 第103回 春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 配位結合を用いたクロスβ性ペプチドナノ構造におけるβシート積層相互作用のX線観察2023

    • 著者名/発表者名
      恒川英介、澤田知久、藤田誠
    • 学会等名
      日本化学会 第103回 春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 銅イオンを利用した巨大ペプチドカプセル構造のフォールディング集合2023

    • 著者名/発表者名
      小熊蒼汰、猪俣祐貴、澤田知久、藤田誠
    • 学会等名
      日本化学会 第103回 春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 金属・ペプチド鎖で構築されたβバレル構造の溶液挙動の観測2023

    • 著者名/発表者名
      小野塚凌、澤田知久、藤田誠
    • 学会等名
      日本化学会 第103回 春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Metal-induced peptide folding and assembly2022

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Sawada
    • 学会等名
      International Conference on Metal-Binding Peptides 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] フォールディング集合法:高次絡まり分子トポロジーの合成法2022

    • 著者名/発表者名
      澤田知久
    • 学会等名
      第7回 有機結晶プレシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属・ペプチド鎖が創り出す高度な絡まりトポロジー構造2022

    • 著者名/発表者名
      澤田知久
    • 学会等名
      第15回超分子若手懇談会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Highly Entangled Metal-Peptide Rings and Nets2022

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Sawada
    • 学会等名
      The 19th Korea-Japan Joint Symposium on Organometallic and Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Construction of Cu-based peptide capsules by tridentate ligand designs2022

    • 著者名/発表者名
      小熊蒼汰・猪俣祐貴・澤田知久・藤田誠
    • 学会等名
      錯体化学会第72討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Structural control of synthetic 8- and 6-stranded β-barrel complexes2022

    • 著者名/発表者名
      小野塚凌・澤田知久・藤田誠
    • 学会等名
      錯体化学会第72討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 配位駆動フォールディング集合を用いたクロスβペプチド構造の精密構築2022

    • 著者名/発表者名
      恒川英介・澤田知久・藤田誠
    • 学会等名
      第12回CSJ化学フェスタ2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 金属と短いペプチドが織りなす球状集合体2022

    • 著者名/発表者名
      澤田 知久
    • 学会等名
      高分子学会 21-2 超分子研究会「球状集合体の世界 - 数ナノから数百ナノサイズまで -」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Metal-induced peptide folding and assembly2022

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Sawada
    • 学会等名
      International Conference on Metal-Binding Peptides: Methodologies and Applications
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 60交点の絡まりトポロジーをもつ巨大金属ペプチド球殻構造の合成2022

    • 著者名/発表者名
      猪俣 祐貴、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 金属ペプチド絡まりネットワークにおける有限・無限変換2022

    • 著者名/発表者名
      小熊 蒼汰、猪俣 祐貴、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ペプチドトーラス結び目錯体のトポロジカル不斉の制御2022

    • 著者名/発表者名
      早川 覚博、猪俣 祐貴、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Dアミノ酸の導入によるβシート二重螺旋構造のフォールディング集合2022

    • 著者名/発表者名
      恒川 英介、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 人工βバレル錯体の内面官能基化2022

    • 著者名/発表者名
      小野塚 凌、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 細孔性ペプチド錯体内でのDiels-Alder付加体のX線観察2022

    • 著者名/発表者名
      土屋 俊介、恒川 英介、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] チロシン側鎖の改変による絡まりペプチド錯体の構造制御2022

    • 著者名/発表者名
      中川 崇弘、早川 覚博、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Construction of Highly Entangled Torus Topologies via Folding and Assembly of Metal-Peptide Strands2021

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Inomata, Tomohisa Sawada, Makoto Fujita
    • 学会等名
      ACS publications symposium: The Power of Chemical Transformations
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modular conformational change in a metal-peptide link by proline cis-trans isomerization2021

    • 著者名/発表者名
      猪俣 祐貴、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      錯体化学会第71討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Construction of precise parallel β-sheet nanostructures via metal-induced folding and assembly2021

    • 著者名/発表者名
      恒川 英介、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      錯体化学会第71討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 配位部位への化学修飾に基づくペプチドトーラス結び目錯体の構造制御2021

    • 著者名/発表者名
      早川 覚博、猪俣 祐貴、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      錯体化学会第71討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] フォールディング集合法による動的βバレル錯体の構築2021

    • 著者名/発表者名
      小野塚 凌、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      錯体化学会第71討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ペプチド三交差ユニットを経由する配位誘起フォールディング集合2021

    • 著者名/発表者名
      齋藤 杏実、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 金属連結ペプチド鎖の絡まり特性を利用した高次トーラス分子トポロジーの創出2021

    • 著者名/発表者名
      猪俣 祐貴、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 配位駆動フォールディング集合法によるβヘリックス二重鎖の構造制御2021

    • 著者名/発表者名
      岩崎 航、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 人工ペプチドカプセル内における空孔内側鎖の官能基化2021

    • 著者名/発表者名
      小熊 蒼汰、猪俣 祐貴、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ペプチド配位子修飾による7および8交点トーラス結び目の構造制御2021

    • 著者名/発表者名
      早川 覚博、猪俣 祐貴、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 側鎖の立体的噛み合い構造を利用したβシート性配位ナノチューブの精密集積2021

    • 著者名/発表者名
      恒川 英介、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 配位駆動フォールディング集合によるβバレル構造の拡張と機能化2021

    • 著者名/発表者名
      小野塚 凌、岩崎 航、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 細孔性ペプチド錯体内で誘起されたキラルな構造のX線観察2021

    • 著者名/発表者名
      宗 柏伶、齋藤 杏実、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A series of highly entangled metal-peptide frameworks based on a three-crossing unit2020

    • 著者名/発表者名
      Ami Saito, Tomohisa Sawada, Makoto Fujita
    • 学会等名
      錯体化学会第70討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 細孔性ペプチド錯体結晶によるキラルなヘミアセタールの捕捉とそのX線観察2020

    • 著者名/発表者名
      齋藤 杏実、澤田 知久、藤田 誠
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] フロンティア・ナノ金属錯体化学(1.1章 巨大中空構造の自己集合と分子包接)2022

    • 著者名/発表者名
      澤田知久(山下正廣・小西克明 編)
    • 総ページ数
      464
    • 出版者
      三共出版
    • ISBN
      9784782708019
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 吉沢・澤田研究室

    • URL

      http://www.res.titech.ac.jp/~smart/nspace.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 吉沢・澤田研究室HP

    • URL

      http://www.res.titech.ac.jp/~smart/nspace.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 藤田研究室HP

    • URL

      http://fujitalab.t.u-tokyo.ac.jp

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 藤田研究室ウェブサイト

    • URL

      http://fujitalab.t.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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