生体高分子を足場とするソフトインターフェースを活用した超分子不斉光反応系の創製

• 研究領域: ソフトインターフェースの分子科学
• 研究課題/領域番号: 21106503
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 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): 2009 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2010年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2009年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: ソフトインターフェース / バイオインターフェイス / キラルインタフェース / タンパク質 / 超分子不斉光反応 / 2-アントラセンカルボン酸 / 光二量化 / 血清アルブミン / 光反応 / 生体高分子 / 環境調和型プロセス / 不斉合成 / 超分子化学 / 超分子光不斉光化学 / グリーンケミストリー

研究概要

ウシ血清アルブミン(BSA)と2-アントラセンカルボン酸(AC)の非常に複雑な結合挙動を、UV、CLI、蛍光スペクトルそしてニトロメタン添加系における蛍光寿命測定法など、各種分光法を駆使することにより検討した。BSAには、様々な基質に対する結合サイトが多数存在し、錯形成挙動は非常に複雑であるが、ACに対する結合サイトに関して、分光学的手法を駆使することにより、明確にAC-BSA錯体組成比ならびに、結合定数を明らかにすることができた。すなわち、BSAにはACに対する独立した4つのキラルな結合サイトを有し、第1、第2、第3、第4サイトにそれぞれ1分子、3分子、2分子、3分子のACが、5.3x10^7M^<-1>、1.3x10^5M^<-1>、1.4x10^4M^<-1>、3x10^3M^<-1>の錯形成定数で結合することを明らかにした。また、蛍光スペクトルより、BSAのAC結合サイトはかなり高い疎水性を示し、特に第1サイトはペンタンと同程度の極めて疎水性の高い空間であることが明らかとなった。
さらに、ニトロメタンによるBSAに結合したACの消光実験より、各サイトの消光速度定数を求めた結果、第1サイトは約32倍、第2サイトは約8倍、水中のACよりニトロメタンによる消光を受けにくく、第3、第4サイトは水中のACと同程度の消光を受けることが明らかとなった。以上の結果より、第1、第2サイトはBSA内部に存在するのに対し、第3、第4サイトは表面近傍に存在することが示唆された。これらの情報により、ニトロメタンがサイト選択的消光剤として利用可能であることを明らかとした。
上記知見を基に、BSAを不斉反応場とする、ACの超分子不斉光環化二量化反応を詳細に検討し、最高で58%eeと不斉光化学反応としては比較的高い値が得られ、BSAが超分子不斉光化学反応の有効な不斉反応場として機能することを初めて明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Active control by external factors of DNA recognition behavior of α-peptide ribonucleic acids containing basic amino acid residues (2010)
  • 著者名/発表者名: Wada, Takehiko; Sawa, Nobuya; Sato, Hirofumi; Kikkawa, Mayuko; Onodera, Keiko; Sakamoto, Seiji; Inoue, Yoshihisa
  • 雑誌名: Chem.Lett. 巻: 39 ページ: 112-113
  • NAID: 10027177113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diastereodifferentiating the [2+2] Photocycloaddition of Ethylene to Arylmenthyl Cyclohexenonecarboxylates : Stacking-Driven Enhancement of the Product Diastereoselectivity That Is Correlated with the Reactant Ellipticity (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi, Ken; Yanagisawa, Yuuki; Furutani, Akinori; Morimoto, Tsumoru; Kakiuchi, Kiyomi; Wada, Takehiko; Mori, Tadashi; Inoue, Yoshihisa
  • 雑誌名: Chemistry-A European Journal 巻: 16 ページ: 7448-7455
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and preparation of split-GFP for sensing of caspase-3 activities (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, Seiji; Terauchi, Mika; Araki, Yasuyuki; Wada, Takehiko
  • 雑誌名: Peptide Science 巻: 46 ページ: 343-344
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, properties and complexation behavior of positively charged peptide ribonucleic acids with amino linkages in the backbone structure (aza-PRNA) (2010)
  • 著者名/発表者名: Sawa, Nobuya; Sakamoto, Seiji; Yang, Cheng; Fukuhara, Gaku: Mori, Tadashi; Inoue, Yoshihisa; Wada, Takehiko
  • 雑誌名: Peptide Science 巻: 46 ページ: 321-324
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bio-supramolecular photochirogenesis with molecular chaperone : enantiodifferentiating photocyclodimerization of 2-anthracenecarboxylate mediated by prefoldin (2010)
  • 著者名/発表者名: Bando, Kazuki; Zako, Tamotsu; Maeda, Mizuo; Wada, Takehiko; Nishijima, Masaki; Pace, Tamara C.S.; Bohne, Cornelia; Inoue, Yoshihisa
  • 雑誌名: Photochemical & Photohiological Sciences 巻: 9 ページ: 655-660
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular imprinting of cyclodextrin to physiologically active oligopeptides in water (2010)
  • 著者名/発表者名: Song, Shi-Hui; Shirasaka, Kazumi; Hirokawa, Yasuhito; Asanuma, Hiroyuki; Wada, Takehiko; Sumaoka, Jun; Komiyama, Makoto
  • 雑誌名: Supramolecular Chemistry 巻: 22 ページ: 149-155
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of atomic nitrogen on the C60 cage (2010)
  • 著者名/発表者名: Nikawa, Hidefumi; Araki, Yasuyuki; Akasaka, Takeshi; Wada, Takehiko; Ito, Osamu; Dinse,; Ata, Masafumi; Kato, Tatsuhisa; Naease, Shigeru
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 46 ページ: 631-633
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and DNA-recognition behavior of a novel peptide ribonucleic acid with a serine backbone (oxa-PRNA) (2010)
  • 著者名/発表者名: Sawa, Nobuya; Wada, Takehiko; Inoue, Yoshihisa
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 66 ページ: 344-349
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalytic Enantiodifferentiating Photocyclodimerization of 2-Anthracenecarboxylic Acid Mediated by a Non-Sensitizing Chiral Metallosunramolecular Host (2009)
  • 著者名/発表者名: Ke, Chenfeng, Yang, Cheng, Mori, Tadashi, Wada, Takehiko, Liu, Yu, Inoue, Yoshihisa
  • 雑誌名: Angew.Chem., Int.Ed. 48 ページ: 6675-6677
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supramolecular complexation and enantiodifferentiating photocyclodimerization of 2-anthracenecarboxylic acid with 4-aminoprolinol derivatives as chiral hydrogen-bonding templates (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawanami, Yuko, Pace, Tamara C.S., Mizoguchi, Jun-ichi, Yanagi, Toshiham, Nishijima, Masaki, Mori, Tadashi, Wada, Takehiko, Bohne, Comelia, Inoue, Yoshihisa
  • 雑誌名: J.Org.Chem. 74 ページ: 7908-7921
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photophysical Studies on the Supramolecular Photochirogenesis for the Photocy clodimerization of 2-Anthracenecarboxylate within Human Serum Albumin (2009)
  • 著者名/発表者名: Pace, Tamara C.S., Nishijima, Masaki, Wada, Takehiko, Inoue, Yoshihisa, Bohne, Comelia
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.B 113 ページ: 10445-10453
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Photophysical and Photovoltaic Properties of Porphyrin-Furan and-Thiophene Alternating Copolymers (2009)
  • 著者名/発表者名: Umeyama, Tomokazu, Takamatsu, Takeshi, Tezuka, Noriyasu, Matano, Yoshihiro, Araki, Yasuyuki, Wada, Takehiko, Yoshikawa, Osamu, Sagawa, Takashi, Yoshikawa, Susumu, Imahori, Hiroshi
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.C 113 ページ: 10798-10806
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular imprinting of cyclodextrin to physiologically active oligopeptides in water (2009)
  • 著者名/発表者名: Shi-Hui Song, Kazumi Shirasaka, Yasuhito Hirokawa, Hiroyuki Asanuma, Takehiko Wada, Jun Sumaoka, Makoto Komiyama
  • 雑誌名: Supramolecular Chemistry 21 ページ: 1029-10478
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-sensitivity HPLC quantification of nonfluorescent but photolabile analyte through photoreversion in fluorescence detector (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishijima, Masaki, Wada, Takehiko, Nagamori, Koushi, Inoue, Yoshihisa
  • 雑誌名: Chem.Lett 38 ページ: 726-727
  • NAID: 10025124381
  • 査読あり
• [学会発表] The invention of intracellular environmental response artificial nucleic acid (PRNA) and its applications to cancer cell specific oligonucleotide therapeutics (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Wada
  • 学会等名: The 1^<st> Asian Chemical Biology Conference (ACBC2010)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2010-06-25
• [学会発表] Photophysical and photochemical investigation of chiral supramoecular systems by time-resolved circular dichroism spectra (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Wada, S.Murakami, Y.Araki, Y.Inoue
  • 学会等名: 12th International Conference on Circular Dichoism
  • 発表場所: Brescia, Italy
  • 年月日: 2009-08-31
• [図書] 「酵素活用ハンドブック」小宮山真監修,第5章バイオ超分子第4編酵素を創るII-化学的改変と人工酵素第5章人工酵素 (2010)
  • 著者名/発表者名: 和田健彦
  • 出版者: NTS出版
• [図書] 超分子サイエンス&テクノロジー (2009)
  • 著者名/発表者名: 和田健彦
  • 出版者: NTS出版
• [備考]
  • URL: http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/wada/index-j.html
• [備考]
  • URL: http://db.tagen.tohoku.ac.jp/php/db/view-personal.php?pserial=591