芳香族非天然型ペプチドらせんを利用した新規機能性らせん高分子の開発

利用芳香族非天然肽螺旋开发新型功能性螺旋聚合物

基本信息

批准号：
19J11097
负责人：
石堂祐規
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J11097/
关键词：
らせん高分子ペプチド重合らせん反転温度応答理論計算 DFT

项目摘要

これまでにらせん高分子の優れた機能が数多く開拓され、その潜在的有用性からその研究は益々盛んになっている。これまでらせん高分子は高分子鎖が形成するらせん構造そのものが着目されてきたが、次なる高機能性らせん高分子を創出するためにはそのらせん構造のピッチや内腔サイズなど、ナノスケールでのらせん構造デザインが必要となってくる。しかしながら、これまでに報告されているほとんどのらせん高分子は付加重合によって合成されており、精巧ならせん構造のテーラーメイド設計は苦手とするところである。当研究者はペプチド主鎖に芳香環を組み込んだ新たな高分子を設計し、その高分子がらせん構造を形成することを明らかにしている。ペプチドと同じく本高分子は重縮合によって合成が可能なため、そのカスタム性は非常に高い。本研究ではその非天然型芳香族ペプチドらせんの基礎的な性質及びその応用性について明らかにすることを目的とし、研究を遂行した。まずらせん高分子の基礎的な性質であるらせんの詳細な構造については、原子間力顕微鏡（AFM）によってらせんの構造を直接的に明らかとした。さらに溶液中での構造についても、X線結晶構造解析のデータやDFT計算、MD計算を駆使しそのらせん構造を明らかとした。本系ではペプチド主鎖に用いる芳香環によってらせん構造が変化するが、すべてのらせん高分子において同手法が適用でき、すべての場合で詳細ならせん構造を決定することに成功した。当研究者のらせんペプチドの応用では抗菌ペプチドといった水系を視野に入れているため、本非天然型ペプチドらせんの水溶液中での挙動についても精査を行った。その結果、特徴的な温度応答性やらせん反転挙動が見いだされ、応用においてもその有用性が確認された。今後これらの知見をもとに分子デザインを最適化していくことで、新たな機能を持つらせん高分子の創製が望める。

迄今为止，螺旋聚合物的许多优异功能已经被开发出来，并且由于其潜在的用途，对其的研究也变得越来越活跃。迄今为止，螺旋聚合物中聚合物链形成的螺旋结构本身受到关注，但为了创造下一代高功能螺旋聚合物，有必要在纳米尺度上研究螺旋结构的螺距和内腔尺寸需要螺旋结构设计。然而，迄今为止报道的大多数螺旋聚合物都是通过加成聚合合成的，这使得设计复杂的螺旋结构变得困难。我们的研究人员设计了一种新型聚合物，将芳香环纳入肽主链中，并证明该聚合物形成螺旋结构。与肽一样，这种聚合物可以通过缩聚合成，因此具有高度可定制性。本研究的目的是阐明非天然芳香肽螺旋的基本性质和适用性。首先，使用原子力显微镜（AFM）直接揭示了螺旋的详细结构，这是螺旋聚合物的基本特性。此外，对于溶液中的结构，通过充分利用X射线晶体学、DFT计算和MD计算的数据，阐明了螺旋结构。在该系统中，螺旋结构根据肽主链中使用的芳香环而变化，但相同的方法可以应用于所有螺旋聚合物，并且我们成功地确定了所有情况下的详细螺旋结构。由于我们的研究人员正在考虑将螺旋肽应用于水性系统（例如抗菌肽），因此我们还研究了这种非天然肽螺旋在水溶液中的行为。结果，发现了特征温度响应性和螺旋反转行为，并证实了它们在应用中的有用性。未来，通过基于这些发现优化分子设计，我们希望创造出具有新功能的螺旋聚合物。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Side Chain-Driven Bimodal Helical Conformation of Nonnatural Polypeptide Derived from Arylene Ring Flips

亚芳基环翻转衍生的非天然多肽的侧链驱动双峰螺旋构象

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
石堂祐規;神林直哉;岡村高明;鬼塚清孝
通讯作者：
鬼塚清孝

Folding control of a non-natural glycopeptide using saccharide-coded structural information for polypeptides

使用多肽的糖编码结构信息对非天然糖肽的折叠控制

DOI：
10.1039/c9cc10030j
发表时间：
2020
期刊：
Chemical Communications
影响因子：
4.9
作者：
Ishido Yuki;Kanbayashi Naoya;Fujii Naoka;Okamura Taka-aki;Haino Takeharu;Onitsuka Kiyotaka
通讯作者：
Onitsuka Kiyotaka

アリロペプチドの精密合成に基づく立体構造制御

基于芳基肽精准合成的三维结构控制