分子認識機能を有する人工チャンネル化合物の基本設計とその生体膜類似機能の評価

具有分子识别功能的人工通道化合物的基本设计及其类生物膜功能评价

基本信息

批准号：
08877313
负责人：
小田嶋和徳
金额：
$ 1.54万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至 1997
项目状态：
已结题

项目摘要

分子認識機能を有する人工チャンネル化合物の基本設計とその生体膜類似機能の評価を目的とした研究を,一連のシクロデキストリン誘導体を埋め込んだ平面脂質二分子膜において展開した結果,以下のような基礎知見が得られた。(1) 二分子会合により膜貫通チャンネル構造を形成しうる一連の半チャンネル型人工化合物として,全ての一級OHを選択的に長鎖アルキルアミドに置換したα-及びβ-シクロデキストリン誘導体を合成し,その構造を各種有機化学的手法により確認した。(2) 各シクロデキストリン誘導体を平面脂質二分子膜に埋め込み,両側の水溶液に印加電圧(50〜200mV)を加えたところ,単一チャンネル電流が開閉挙動を伴う矩形波として観測された。この開閉挙動は,脂質二分子膜の両層中の半チャンネル分子の縦会合による膜貫通チャンネル構造の形成・解離を反映するものである。(3) 脂質と適合した長さの側鎖(C_<18>)を持つα-及びβ-シクロデキストリン誘導体は,短い側鎖(C_<12>)を持つものに比べてチャンネル電流の発現確率が遥かに大きく,膜貫通チャンネル構造の形成にとってチャンネル側鎖と脂質との適合性が重要であることが示された。(4) これらのチャンネル電流は,限られた時間領域内では一定の伝導度と安定した長い開口時間を示した。特にチャンネル開口時間は数秒に達することが多く,これまでに報告された人工チャンネルに比べて遥かに長寿命であった。また,何れのチャンネル化合物においても伝導度は多段階であり,安定立体配座が多様であることが示唆された。(5) 濃度勾配下での測定により,チャンネル電流はアニオンではなくカチオンに選択的であることが明らかとなった。

我们的研究旨在具有分子识别功能的人工通道化合物的基本设计，并评估其在嵌入一系列环糊精衍生物的平面脂质双层膜上的类生物膜功能，获得了以下基本发现。。 (1)我们合成了所有伯羟基被长链烷基酰胺选择性取代的α-和β-环糊精衍生物作为一系列半通道人工化合物，可以通过双分子缔合形成跨膜通道结构，结构得到证实。各种有机化学方法。 (2)当将每种环糊精衍生物包埋在平面脂质双层膜中并向两侧的水溶液施加外加电压(50-200mV)时，观察到单通道电流为具有打开和关闭行为的方波。这种打开/关闭行为反映了由于脂质双层膜两层中半通道分子的垂直缔合而导致的跨膜通道结构的形成和解离。 (3)具有与脂质相容长度的侧链(C_<18>)的α-和β-环糊精衍生物比具有短侧链(C_<12>)的α-和β-环糊精衍生物产生沟道电流的概率高得多，表明通道侧链和脂质之间的相容性对于跨膜通道结构的形成很重要。 (4)这些通道电流在有限的时域内表现出恒定的电导率和稳定的长开启时间。特别是通道开启时间往往达到数秒，寿命比之前报道的人工通道长得多。此外，所有通道化合物的电导率都是多级的，表明稳定构象是多样的。 (5) 浓度梯度下的测量表明，通道电流对阳离子而不是阴离子具有选择性。