水中でヘム高選択的な認識能を発揮する蛍光性人工レセプターの創製と応用

具有水中高选择性血红素识别能力的荧光人工受体的创建及应用

基本信息

批准号：
21K06480
负责人：
久松洋介
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nagoya City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

生体内で重要な役割を担うヘムを水中で高選択的に認識し蛍光応答する人工レセプターの開発は、ヘムが関連する生命現象解明の有用なツールとして期待されている。これまでにヘム結合親和性をもつ4-アミノキノリン部位を特徴とするピンセット型人工レセプターを開発したが、ヘムの分解産物であるビリベルジンやビリルビンに対するヘム選択性を改善する必要があった。本研究では、ヘム高選択的な認識能を有する新規人工レセプターの開発に着手した。昨年度、4-アミノキノリン部位に加えてへム鉄に配位結合可能なイミダゾール基を導入した蛍光性人工レセプターを設計・合成し機能評価を行った結果、ヘム選択性が改善することを見いだした。しかし、人工レセプターおよび人工レセプター・ヘム複合体の自己集合が交錯する複雑な系であることが示唆された。本年度は、4-アミノキノリン部位を有する人工レセプターの水溶性向上を期待した新たな人工レセプターの合成に取り組んだ。まず、分岐型オリゴグアニジン部位を設計・合成し、続いて銅触媒存在下、アジドとアルキンの付加環化反応（クリック反応）を用いて人工レセプターに導入することを試みた。当初、問題なくクリック反応が進行すると予想したが、一般的な条件では反応が進行しなかったため、現在、継続して反応条件の検討を進めている。本研究を進める過程で、水中で望みの機能を発揮する人工ヘムレセプターの合理的設計指針を得るためには、4-アミノキノリン誘導体（人工ヘムレセプター）の水中での自己集合挙動を理解する必要があると考えた。そこで、両親媒性4-アミノキノリン誘導体を設計・合成し、水中での自己集合挙動を詳細に検討した。その結果、0.10 M NaClを含む緩衝液中でまず速度論的に生成する準安定分子集合体から熱力学的に安定な分子集合体へ段階的に変化する興味深い自己集合挙動を見いだした。

高度选择性地识别血红素的人工受体的开发有望成为阐明与血红素相关的生物现象的有用工具。血红素在生物体和水中发挥着重要作用，并对荧光做出反应。迄今为止，我们已经开发出一种镊子型人工受体，其特征是具有血红素结合亲和力的4-氨基喹啉部分，但有必要提高血红素对血红素降解产物胆绿素和胆红素的选择性。在这项研究中，我们开始开发一种具有高选择性血红素识别能力的新型人工受体。去年，我们设计并合成了一种荧光人工受体，除了4-氨基喹啉部分之外，还引入了能够与血红素铁配位的咪唑基团，并且通过功能评估，我们发现血红素选择性得到了提高。然而，有人认为该系统是一个复杂系统，其中人工受体和人工受体-血红素复合物的自组装交叉。今年，我们致力于合成一种具有 4-氨基喹啉部分的新型人工受体，希望提高其水溶性。首先，我们设计并合成了支链低聚胍部分，然后尝试在铜催化剂存在下利用叠氮化物和炔烃之间的环加成反应（点击反应）将其引入人工受体中。最初，我们预计点击反应会毫无问题地进行，但由于反应在典型条件下没有进行，因此我们目前正在继续研究反应条件。在推进这项研究的过程中，我们需要了解4-氨基喹啉衍生物（人工血红素受体）在水中的自组装行为，以便获得在水中表现出所需功能的人工血红素受体的合理设计指南。曾是。因此，我们设计并合成了两亲性4-氨基喹啉衍生物，并详细研究了它们在水中的自组装行为。结果，我们发现了一种有趣的自组装行为，其中首先在含有 0.10 M NaCl 的缓冲液中动力学形成的亚稳态分子组装体逐步转变为热力学稳定的分子组装体。