ブロックポリペプチド集積膜による情報伝達と触媒機能の制御

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13022225
• 研究種目: 特定領域研究(A)
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 北野 博巳 富山大学, 工学部, 教授 (40115829)
• キーワード: ポリペプチド / 自己組織化単分子膜 / 水晶振動子微少重量測定 / サイクリックボルタンメトリー / 分子認識

研究概要

分子内にチオル基またはジスルフィド結合を有する化合物を、金や銀などの金属表面と結合することで形成される自己組織化単分子膜(SAM)に、様々な機能性基を導入することで、バイオセンシングデバイスとしての応用が期待される。そこで、まずシスタミンを開始剤とするZ-L-lysine NCAの開環縮合重合により得られた、中央にジスルフィド結合、ペプチド側鎖に糖を有するテロマー(Cys-PLL-Mal)を、金蒸着を施した水晶振動子表面にSAMとして集積させ、水晶振動子微小重量測定(QCM)を行った。糖認識タンパク質ConAを添加したところテロマー側鎖の糖残基を認識し結合したため、振動数は減少した。その緩和曲線から、Cys-PLL-MalとConAの会合定数Kassは3.3±1×10^5(M^<-1>)と算出された。
次に、α-chymotrypsin(α-CT)の基質を末端に有するSAMを金表面に構築し、その界面でのα-CTとの相互作用についてcyclic voltammetry(CV)により検討を行った。SAM表面に特異吸着するα-CTの量は、リガンドの表面密度に依存しており、リガンド部位間の距離と、リガンドの流動性に起因していると考えられる。数種の組成のSAMに対するα-CTの挙動をQCMにより観測し、CV測定におけるPotential Differenceの変化速度との相関を求めたところ、一次の直線関係が得られ、目的タンパクのみの結合を電気化学的に解析できる電極が構築されたことが示された。
さらに、放線菌由来のアスパラギン酸プロテアーゼの特異的阻害剤であるペプスタチンの誘導体を合成し、分子中央にジスルフィド基を有する化合物と反応させた。ペプスタチン誘導体をpepsin溶液および西洋ワサビperoxidase(HRP)溶液と混合した後、HRPの発色基質溶液を加えたときの吸光度を測定することにより阻害評価を行った。その結果、阻害剤の濃度の増加に伴いHRP活性が上昇した。つまりpepsinによって不活性化されたHRPが減少するということから、誘導体がpepsinを阻害しているということがわかった。末端にペプスタチン誘導体を担持したSAMについては現在検討中である。

研究成果

• [文献書誌] Wakabayashi, M., Aizawa, S., Kitano, H.: "Pressure Study on the Metallation of Porphyrin-Carrying Copolymers"Macromol.Chem.Phys.. 202. 3136-3141 (2001)
• [文献書誌] Kitano, H., Ichikawa, K., Fukuda, M., Mochizuki, A., Tanaka, M.: "The Structure of Water Sorbed to Polymethoxyethylacrylate Film As Examined by FT-IR Spectroscopy"J.Colloid Interface Sci.. 242. 133-140 (2001)
• [文献書誌] Ichikawa, K., Mori, T., Kitano, H., Fukuda, M., Mochizuki, A., Tanaka, M: "Fourier Transform Infrared Study on the Sorption of Water to Various Polymer Thin Films"J.Polym.Sci.Part B : Polym.Phys.. 39. 2175-2182 (2001)
• [文献書誌] Kitano, H., Saito, T., Kanayama, N.: "Substrate Monolayers as Electrochemical Sensing Elements for Chymotrypsin"J.Colloid Interface Sci.. (in press). (2002)
• [文献書誌] 柘植秀樹, 荻野和子, 竹内茂彌, 北野博巳: "環境と化学 グリーンケミストリー入門"東京化学同人. 250 (2002)