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キラル情報の長距離伝播と増幅能を有する超分子らせんペプチドの創製と応用

研究課題

研究課題/領域番号 22K05220
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分35010:高分子化学関連
研究機関金沢大学

研究代表者

逢坂 直樹  金沢大学, ナノ生命科学研究所, 特任助教 (80726331)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードらせん構造 / キラリティ / ペプチド / α-ヘリックス / キラル / 自己組織化
研究開始時の研究の概要

本研究では、らせん形成性の高いアキラルなアミノ酸からなる動的ならせんペプチドに様々な官能基を導入することで自己組織化する超分子を設計・合成し、動的ならせん間での相互作用を介してキラル情報の相互伝達・増幅が可能なシステムを構築するとともに、超分子構造の内部に生じるキラル空間を活用した分子認識や不斉反応への応用を目指す。

研究実績の概要

本研究では、らせん形成性の高いアキラルなアミノ酸からなる動的ならせんペプチドに様々な官能基を導入することで自己組織化する超分子を設計・合成し、動的ならせん間での相互作用を介してキラル情報の相互伝達・増幅が可能なシステムを構築するとともに、超分子構造の内部に生じるキラル空間を活用した分子認識や不斉反応への応用を目指し、以下に示す成果を得た。
前年度までに、らせん形成性の高いアキラルなアミノ酸からなるペプチド鎖の側鎖間を剛直なビフェニル誘導体で一重または二重にステープリング(分子内架橋)することで、それぞれ動的ならびに静的なα-ヘリカルペプチドの構築に成功している。この結果から、二重にステープリングしたペプチドを可逆的に一重にステープリングしたペプチドに変換することで、動的と静的なα―ヘリックスの可逆的な変換ができると考えた。そこで、静的なα-ヘリカルペプチドを可逆的に動的ならせんに変換するために、アキラルペプチド鎖の側鎖間を剛直なビフェニル誘導体ならびに酸化還元応答性を示すジスルフィド結合を有するアルキル鎖で二重にステープル化するとともに、C末端に光学活性なアミノ酸残基を導入した新規なα-ヘリカルペプチドを設計・合成し、ステープル部位のジスルフィド結合の酸化還元を駆動力とすることで、らせん反転速度が著しく異なる(擬)静的と動的ならせん間の可逆的な変換が可能かどうか検討を行った。その結果、ジスルフィド結合の可逆的な酸化還元により、らせん反転速度が約1000倍変化することを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

異なるステープルを有するらせんペプチドの合成法を確立するとともに、酸化還元を駆動力とした動的と(擬)静的なα-ヘリカルペプチド間の可逆的な変換に成功した。これらの成果は学術論文として投稿準備中であることから判断して、おおもね順調に進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

前年度で得られた結果と動的ならせんペプチド鎖が有する『キラル情報の長距離伝達能』の特徴を最大限に活用し、以下の研究を開始する。前年度に合成した側鎖に異なる官能基を有するα-ヘリカルペプチドを用いたかご状のキラル超分子を合成し、様々のゲストを包接可能なキラル空間の構築を目指す。また、内部空間へのゲスト分子のサイズやキラリティ選択的な包接が可能かどうかについて、NMRやCDを用いて詳細に検討する。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件)

  • [国際共同研究] The University of British Columbia(カナダ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Separation of enantiomers of chiral fullerene derivatives through enantioselective encapsulation within an adaptable helical cavity of syndiotactic poly(methyl methacrylate) with helicity memory2024

    • 著者名/発表者名
      Taura Daisuke、Minami Akiko、Mamiya Fumihiko、Ousaka Naoki、Itami Kenichiro、Yashima Eiji
    • 雑誌名

      Chirality

      巻: 36 号: 4

    • DOI

      10.1002/chir.23663

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stapling strategy for slowing helicity interconversion of α-helical peptides and isolating chiral auxiliary-free one-handed forms2023

    • 著者名/発表者名
      Ousaka Naoki、MacLachlan Mark J.、Akine Shigehisa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 6834-6834

    • DOI

      10.1038/s41467-023-42493-y

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 逢坂直樹, Mark J. MacLachla, 秋根茂久2024

    • 著者名/発表者名
      ジスルフィドステープルの酸化還元を駆動力としたα-ヘリカルペプチドの可逆的な静的/動的らせん変換
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ステープル化による動的および静的なα-ヘリカルペプチドの設計と合成2023

    • 著者名/発表者名
      逢坂直樹, Mark J. MacLachla, 秋根茂久
    • 学会等名
      第33回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 逢坂直樹, Mark J. MacLachla, 秋根茂久2023

    • 著者名/発表者名
      分子内架橋法を用いた動的および静的なα-ヘリカルペプチドの設計と合成
    • 学会等名
      第72回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ステープル化したα-ヘリカルペプチドの合成と動的性質2023

    • 著者名/発表者名
      逢坂直樹・Mark J. MacLachlan・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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