高次集積反応場効果にもとづく人工酵素系の設計

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02102006
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 村上 幸人 九州大学, 工学部, 教授 (30037717)
• 研究分担者: 高木 誠 九州大学, 工学部, 教授 (90037739) ; 菊池 純一 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (90153056) ; 横野 照尚 九州大学, 工学部, 助教授 (10203887)
• キーワード: 人工レセプター / 人工酵素 / 疎水性ビタミンB_6 / 疎水性ビタミンB_<12> / シクロファン / 二分子膜 / DNA / 分子認識

研究概要

1.シクロファンに骨格に複数の剛直なステロイド部位を導入した人工レセプターならびに分子内に3次元的な不斉空洞を有する「かご」型シクロファンを合成二分子膜中に埋め込んでハイブリッド系を構成し、その特異な分子認識能を見出した。この分子認識特性をコンピュータ計算(分子力場計算,分子動力学計算)により検討し、形状認識および静電効果の重要性が明らかになった。
2.水中のpHに応答して分子認識能を顕著に変化させることができるシクロファン型の新規人工レセプターの開発に成功した。
3.DNAを認識するオリゴヌクレオチドを酸化還元活性基で修飾し、3本鎖DNAの形成反応を熱化学的測定により明らかにした。
4.疎水性ビタミンB_6と合成脂質が形成する分子集合体を用い、グリシンと種々のアルデヒド類から種々のβーヒドロキシアミノ酸を立体選択的に合成する人工アルドラーゼの開発に成功した。
5.軸不斉性のビナフチル基を有する合成脂質を用いた二分子膜型ビタミンB_6人工酵素により立体選択的βー置換反応(インドールとDL-セリンからL-トリプトファンの合成)が進行することを見出した。
6.ストラップ型疎水性ビタミンB_<12>を用いた不斉アルキル化反応を行い、高いエナンチオ選択性を見出した。2-ブロモメチル-2-メチルプロピオン酸エステル類を基質とした反応では、最高75%eeの光学収率が得られた。アルキル化反応速度の測定から、エナンチオ選択性は動力学的に決定されていることを明らかにした。また、エナンチオ選択性発現の因子をコンピュータ計算(分子力場計算,分子動力学計算)により検討し、立体因子の重要性が明らかになった。
7.疎水性ビタミンB_<12>と合成二分子膜からなる人工酵素により、フェニル基の1,2-転位反応が進行することを見出した。

研究成果

• [文献書誌] 村上 幸人: "エンテロバクチンの機能モデルー新しい鉄イオンキャリヤーの化学" 化学. 47. 72-73 (1992)
• [文献書誌] Y.Murakami: "Discrimination of Steroid Hormones by Novel Cage-type Azacyclophanes Bearing Chiral Binding Sites" Chemistry Letters. 497-500 (1992)
• [文献書誌] Y.Hisaeda: "Azaparacyclophanes with Metal-binding Sites.Part 1.Preparation,Characterization,and Molecular Recognition Behavior of Hexapus Azaparacyclophane and its Iron(III)Complexes" Journal of the Chemical Society,Perkin Transactions 2. 595-604 (1992)
• [文献書誌] Y.Murakami: "Molecular Design and Catalytic Function of a B_<12>-Enzyme Mimetic" Trends in Biotechnology. 10. 170-177 (1992)
• [文献書誌] Y.Murakami: "Enantioselective Alkylation of Hydrophobic Vitamin B_<12> Bearing a Binaphthyl Moiety" Chemistry Letters. 909-912 (1992)
• [文献書誌] Y.Murakami: "A Migrating Group in a Glutamate Mutase Model Reaction Mediated by a Functionalised Bilayer Membrance" Journal of the Chemical Society,Perkin Transactions 2. 1527-1528 (1992)
• [文献書誌] N.Nakano: "Synthetic Chiral Chromophoric Bilayer Membranes as Chemical Transducers:Effect of Alcohols on Enhanced Circular Dichroism" Journal of Materials Science. 27. 1933-1936 (1992)
• [文献書誌] 塚越 一彦: "分離分析用機材としての鋳型重合樹脂" 化学. 47. 500-501 (1992)
• [文献書誌] K.Nakano: "Polymers Having pH-Buffering Capability for Potential Use as Solid-Phase Reagent" Bulletin of the Chmical Society of Japan. 65. 2531-2533 (1992)
• [文献書誌] K.Y.Yu: "Metal Ion-Imprinted Microsheres Prepared by Reorganization of the Coordinating Groups on the Surface" Analytical Sciences. 8. 701-703 (1992)
• [文献書誌] K.Nakano: "Multiphase Material Containing Poly(L-gulutamte)for Biomembrane Mimetic Sensors" Polymer. 33. 3997-4000 (1992)
• [文献書誌] S.Takenaka: "Interaction of Novel Tris-Intercalators with DNA.Spectrofluorometric Studies" Nucleic Acids Symposium Series. 27. 71-72 (1992)
• [文献書誌] J.Kikuchi: "pH-Responsive Molecular Recognition by a Water-soluble Cyclophane Bearing L-Aspartate Moieties" Chemistry Letters. 1685-1688 (1992)
• [文献書誌] J.Kikuchi: "Molecular Recognition by Macrocyclic Receptors Having Multiple Hydrophobic Branches in a Synthetic Bilayer Membrance" Journal of Physical Organic Chemistry. 5. 633-643 (1992)
• [文献書誌] Y.Murakami: "Hydrophobic Vitamin B_<12>.XI.Preparation,Characterization and Enantioselective Alkilation of Hydrophobic Vitamin B_<12> Bearing a Binaphtyl moiety" Bulletin of the Chemical Society of Japan. 65. 3094-3102 (1992)
• [文献書誌] Y.Murakami: "Aggregation Behavior and Reactivity of Hydrophobic Vitamin B_<12> Covalently Bound to Lipid in Aqueous Media" Tetrahedron Letters. 34. 863-866 (1993)
• [文献書誌] Y.Murakami: "Molecular Recognition by Novel Cage-type Azaparacyclophanes Bearing Chiral Binding Sites in Aqueous Media" Pure and Applied Chemistry. 65. 551-556 (1993)
• [文献書誌] H.Kido: "Metal-Ion Comlexztion Behavior of Resins Prepared by a Novel Template Polymerization Technique" Analytical Sciences. 8. 749-753 (1992)
• [文献書誌] M.Maeda: "DNA-Immobilized Gold Electrode for DNA-Binding Drug Sensor" Analytical Sciences. 8. 83-84 (1992)
• [文献書誌] S.Takenaka: "5'-Highly Hydrophobic Protecting Group in the Rapid Separation of Automatic-Synthesis Oligonucleotides" Analytical Sciences. 8. 3-7 (1992)
• [文献書誌] S.Takenaka: "Development of a High-Performanace Liquid Chromatographic Gel Carryng Intercalator-like Benzoates for Analysis of Oligouncleotides" Analytical Sciences. 8. 151-156 (1992)
• [文献書誌] S.Kashiwagi: "Efficient Coupling of DNA on a Silica Support with Psoralen Derivatives as Anchor Agents for High-Performance Liquid Affinity Chromatography" Analytical Sciences. 8. 261-263 (1992)
• [文献書誌] K.Y.Yu: "カルボキシル化ミクロスフェアの金属イオン吸着特性" 分析化学. 41. 459-461 (1992)
• [文献書誌] S.Takenaka: "Light-Induced DNA Cleavage by Bis-9-acridinly Viologen Derivative" Chemistry Letters. 1-4 (1992)
• [文献書誌] K.Minagawa: "Dynamical Conformational Change of DNA Induced by Synthetic Polymers: Direct Observation by Fluorescence Microscopy" Nucleic Acids Symposium Series. 27. 69-70 (1992)
• [文献書誌] 村上 幸人: "生命分子工学(生命工学シリーズIV) 擬似生命系10.人工的酵素" 裳華房, 27 (1992)
• [文献書誌] Y.Murakami: "Catalytic Functions of Vesicle-type Artificial Enzymes Having Vitamin B_6 and B_<12> Activity" Kodansha, 21 (1992)