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2021 年度 実績報告書

酵素を架橋点としたゲルの力学刺激による基質特異性の変化

研究課題

研究課題/領域番号 20K21223
研究機関大阪大学

研究代表者

小林 裕一郎  大阪大学, 理学研究科, 助教 (10739676)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
キーワード酵素 / ゲル / ロタキサン
研究実績の概要

酵素は特定の化学反応を常温常圧で極めて効率的・高選択的にそして有機溶媒フリーで行うことができる究極の分子触媒である。この酵素の機能を損なわず高分子を修飾することが出来れば、新たな機能を発揮するかもしれない。また、酵素をゲルの架橋点として導入すれば、そのゲルに負荷をかけることで架橋点である酵素に力が集中することで酵素の構造が変化し、触媒活性や基質特異性を変化させることが出来ると考えた。
酵素のゲルへの修飾方法の検討を行った。特に、酵素はゲルや高分子へ修飾した際に活性が減少することが知られている。そのため、環状分子の空洞部を線状分子が貫通したロタキサンを介してゲルへ修飾する方法の検討を行った。また、共有結合を介してゲルに架橋点として酵素を導入した。タンパク質の変性剤をそのゲル中へ添加するとゲルの弾性率が大きく変化し、触媒活性が減少した。これらの結果から、ゲル中へ架橋点として酵素を導入する方法の確立とそれによる触媒活性の変化を調査することに成功した。
この際、本研究のロタキサン形成の際の知見により、超分子硫黄ポリマーや2本差ロタキサン形成を経由した環状高分子合成も同時に達成された。硫黄ポリマー中のジスルフィド結合は生体内では頻繁に見られる結合であるため、生体適合性硫黄ポリマー合成が出来れば、将来的にバイオマテリアルへの使用が見込まれる。また、環状高分子は末端が存在しないことから線状高分子とは異なる物性が発現することが期待される。本研究にて得られた環状高分子合成というシーズを将来的にはバイオマテリアルに発展させる。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Supramolecular Polysulfide Polymers with Metal‐Ligand Interactions2022

    • 著者名/発表者名
      Yamagishi Yuki、Kobayashi Yuichiro、Horiguchi Akiyoshi、Kitano Daiki、Yamaguchi Hiroyasu
    • 雑誌名

      ChemistrySelect

      巻: 7 ページ: e202103991

    • DOI

      10.1002/slct.202103991

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Precise synthesis of polyrotaxane and preparation of supramolecular materials based on its mobility2021

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Yuichiro
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 53 ページ: 505~513

    • DOI

      10.1038/s41428-020-00455-x

    • 査読あり
  • [学会発表] γ-シクロデキストリンとポリエチレングリコールからなる包接錯体を利用した環状高分子合成2022

    • 著者名/発表者名
      辻佳弘・小林裕一郎・山口浩靖・原田明
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 水素結合や配位結合を用いた超分子硫黄ポリマーの合成2022

    • 著者名/発表者名
      小林 裕一郎・山岸 佑輝・堀口顕義・北野大輝・山口浩靖
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 超分子錯体による機能性ポリマー材料の開発と超分子硫黄ポリマーの合成2022

    • 著者名/発表者名
      小林裕一郎
    • 学会等名
      第68回高分子研究発表会(神戸)
    • 招待講演
  • [学会発表] 硫黄単体からなる直鎖分子とヘテロ分子含有化合物との反応生成物のキャラクタリゼーション2021

    • 著者名/発表者名
      堀口顕義・山岸 佑輝・小林 裕一郎・山口浩靖
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] 環状硫黄を原料としたポリチオウレタンの合成2021

    • 著者名/発表者名
      堀口顕義・山岸佑輝・小林裕一郎・山口浩靖
    • 学会等名
      第70回高分子年次大会
  • [学会発表] 2-ウレイド-4(1H)-ピリミジノンの水素結合を用いた超分子硫黄ポリマーの合成2021

    • 著者名/発表者名
      山岸佑輝・小林裕一郎・山口浩靖
    • 学会等名
      第70回高分子年次大会
  • [学会発表] ルテニウムイオン存在下でのポリアクリルアミドの凝集および ゲル接着挙動2021

    • 著者名/発表者名
      木内佑輔・後藤亜希・小林裕一郎・原田明・山口浩靖
    • 学会等名
      第70回高分子年次大会
  • [学会発表] 2,2'-ビピリジン-銅(Ⅱ)錯体を用いた主鎖型超分子硫黄ポリマーの合成2021

    • 著者名/発表者名
      山岸佑輝・北野大輝・堀口顕義・小林裕一郎・山口浩靖
    • 学会等名
      第18回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] 硫黄含有ポリマーを線状分子としたポリロタキサンの合成とその特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      小林裕一郎・原田明・山口浩靖
    • 学会等名
      第37回シクロデキストリンシンポジウム
  • [学会発表] γ-シクロデキストリンとポリエチレングリコールからなる擬ポリロタキサンを利用した環状高分子の合成2021

    • 著者名/発表者名
      辻佳弘・小林裕一郎・山口浩靖・原田明
    • 学会等名
      第37回シクロデキストリンシンポジウム
  • [学会発表] 金属錯体を用いた主鎖型超分子硫黄ポリマーの合成2021

    • 著者名/発表者名
      山岸佑輝・北野大輝・堀口顕義・小林裕一郎・山口浩靖
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
  • [学会発表] 生体/合成分子のハイブリッド化による機能性人工金属酵素の創製2021

    • 著者名/発表者名
      山口浩靖・安達琢真・村田佳祐・山崎誠司・小原健司・小林裕一郎・原田明
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
  • [産業財産権] 硫黄含有化合物及び高分子材料2021

    • 発明者名
      小林裕一郎、山岸佑輝、堀口顕義、北野大輝、山口浩靖
    • 権利者名
      小林裕一郎、山岸佑輝、堀口顕義、北野大輝、山口浩靖
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2021-080034

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公開日: 2022-12-28  

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