ペプチド-金属の自己集合に基づく絡まりを伴う機能性球殻構造の構築

基于肽-金属自组装的纠缠功能球壳结构的构建

基本信息

批准号：
19J21926
负责人：
猪俣祐貴
金额：
$ 1.98万
依托单位：
The University of Tokyo
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 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

絡まりを伴う機能性球殻構造の構築を目指し、本年度は高次の複雑さをもつ巨大球殻構造の創出に着目して研究を行った。前年度の研究において、配位性の強い官能基を有する側鎖による球殻構造の安定化効果が明らかとなっていたので、配位性側鎖を積極的に導入することによる巨大球殻構造の安定化を検討した。種々の検討の結果、末端アセチレン側鎖を有する人工アミノ酸をペプチド骨格に導入すると6nmサイズの巨大構造が溶液中で定量的に生成することが見出された。放射光施設での単結晶X線構造解析により構造を明らかにし、直径6.3nm, 金属60個と配位子60分子の計120成分からなる、正十二面体型の60交点巨大絡まり球殻構造の生成を確認した。この分子は、三配位の金属イオンと三座配位子によって形成されるネットワーク状絡まり部分構造が球状に閉じた構造と見なすことが可能であり、分子トポロジーの複雑さの階層をリングによる絡まりからネットによる絡まりへ上昇させた。内部空間に着目すると、それまでの24交点絡まりカプセルが有していた空間の十倍の体積を有する直径4nmの巨大空間を球殻構造内に有することが明らかとなった。これは、天然に存在するタンパク質を内包しうる空間サイズである。さらに、配位数の多さに由来する球殻構造の酸化・希釈・加熱に対する高い安定性も確認し、過激条件下での分子認識や触媒といった人工酵素への応用に適する性質をもつことを見出した。以上のように、ペプチドー金属の自己集合に基づき、60交点数の複雑さをもつ巨大絡まり球殻構造の構築を達成した。

为了构建具有纠缠功能的球壳结构，今年的研究重点是创建具有高阶复杂性的巨型球壳结构。在去年的研究中，我们发现具有高度配位官能团的侧链对球壳结构具有稳定作用。各种研究的结果发现，当将具有末端乙炔侧链的人工氨基酸引入肽主链时，在溶液中定量地产生6nm大小的巨型结构。通过同步辐射装置的单晶X射线结构分析揭示了该结构，发现它是一个巨大的纠缠球壳结构，直径为6.3纳米，正十二面体有60个交点，总共由120种成分：60种金属和60种配体分子的生成得到确认。该分子可以被视为由三配位金属离子和三齿配体形成的网络状纠缠子结构组成的球形闭合结构，这导致了由于互联网而导致的纠缠增加。聚焦内部空间，发现球壳结构具有直径4纳米的巨大空间，是之前24相交纠缠胶囊空间体积的十倍。这是可以包含天然存在的蛋白质的空间大小。此外，我们证实球壳结构由于其大量配位而具有较高的抗氧化、稀释和加热稳定性，并发现其具有适合应用于极端条件下的分子识别和催化剂等人工酶的特性。找到了。如上所述，我们基于肽-金属自组装实现了复杂的60个交叉点的巨型纠缠球壳结构的构建。