多フッ素化アミノ酸を素構造とする非水系人工タンパク質の設計合成と構造制御

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07241251
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 西野 憲和 九州工業大学, 工学部, 教授 (40145165)
• キーワード: 多フッ素化アミノ酸 / 非水系人工タンパク質 / ポリペプチド / 構造構築 / ピレニルアラニン

研究概要

新規設計による4α-ヘリックスバンドル構造構築の評価系を確立するため、蛍光性アミノ酸である1-ピレニルアラニンをα-ヘリックス鎖に導入し、エキシマー発光に基づくα-ヘリックス鎖どうしの近接を検出した。この検出系を用いて、非天然タンパク質モデルとしてD-およびL-セグメントを交互配置したポリペプチド構造体の評価も行った。また、β-鎖間の配向化の検出にも有用であった。このシステムを適用することにより、フルオロカーボン・ハイドロカーボン系での構造形成も検出できると考えられる。
更に、金属イオン結合場を疎水性環境下に形成する3α-ヘリックスバンドル構造体の構築にも成功し、機能化の拡張を可能にした。あるいはポルフィリン環上にα-ヘリックスペプチド鎖を結合し、膜タンパク質モデルとして構造と機能の特性を明らかにした。
このような疎水性構造モチーフの様々な適用の成功を更に発展させるため、フルオロカーボン鎖による疎媒性の導入に着手した。すなわち、人工タンパク質設計用素構造の多フッ素化アミノ酸としてヘキサフルオロバリン、ペンタフルオロフェニルアラニン、ヘキサフルオロロイシン、トリフルオロアミノイソ酪酸を選択した。構造構築の第一段階として、抗菌活性物質であるグラミシジンSのバリンまたはD-フェニルアラニン残基を置換したアナローグの合成に成功した。フッ素化を行うことによる主鎖構造の極端な変化は見られなかった。リン脂質2分子膜ベシクルとの相互作用を調べた結果、フッ素置換ペプチドの炭化水素膜との親和性は低下することがわかった。

研究成果

• [文献書誌] T.Arai,Y.Ide,Y.Tanaka T.Fujimoto,N.Nishino: "The Building of Antiparallel Four α-Helix Bundlr Structure with a Pair of Pyrenylalanines on a Cyclic Pseudo-peptide Template" Chemistry Letters. 1995. 381-382 (1995)
• [文献書誌] T.Arai,K.Kobata,H.Mihara,T.Fujimoto,N.Nishino: "Polypeptides with Four α-Helix Bundle Structure on 5,10,15,20Tetrakis-[2-carboxymethoxy) phenyl] porphyrin" Bulletin of the Chemical Society of Japan. 68. 1989-1998 (1995)
• [文献書誌] H.Mihara,Y.Tanaka,T.Fujimoto,N.Nishino: "A Pair of Pyrene Groups as a Conformational Probe for Designed Two α-Helix Polypeptides" J.Chem.Soc.Perkin Trans 2. 1995. 1133-1140 (1995)
• [文献書誌] H.Mihara,Y.Tanaka,T.Fujimoto,N.Nishino: "A Pair of Pyrene Groups as a Conformational Probe for Designed Four α-Helix Bundle Polypeptides" J.Chem.Soc.Perkin Trans 2. 1995. 1915-1921 (1995)
• [文献書誌] Y.Tanaka, K.Nagamoto,H.Sasaki,T.Fujimoto,N.Nishino: "Four α-Helix Bundle structure Buiet with Alternating D-and L-Segments" Tetrahedron Lett.(in press). (1996)
• [文献書誌] T.Arai,T.Imachi,T.Kato T.Fujimoto,N.Nishino: "Synthesis of [Hexafluorovalyl^<1,1'>] gramicidin S" 69 (in press). (1996)