キラル情報の長距離伝播と増幅能を有する超分子らせんペプチドの創製と応用

能够长距离传播和放大手性信息的超分子螺旋肽的创建和应用

• 批准号: 22K05220
• 负责人: 逢坂 直樹
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05220/
• 关键词: らせん構造; α-ヘリックス; キラル; ペプチド; 自己組織化; キラリティ

本研究では、らせん形成性の高いアキラルなアミノ酸からなる動的ならせんペプチドに様々な官能基を導入することで自己組織化する超分子を設計・合成し、動的ならせん間での相互作用を介してキラル情報の相互伝達・増幅が可能なシステムを構築するとともに、超分子構造の内部に生じるキラル空間を活用した分子認識や不斉反応への応用を目指し、以下に示す成果を得た。アキラルペプチド鎖からなる動的らせんの側鎖間を適切な位置で一重に分子内架橋することで、右巻きと左巻きらせんの相互交換が著しく遅い（数分オーダーの時間尺度）動的なα-ヘリックス構造を構築することに成功した。さらに、一重の分子内架橋を施したアキラルペプチド鎖のC末端に光学活性なL-Val-OH残基を導入した動的なα-ヘリカルペプチドを合成し、有機強塩基またはトリフルオロ酢酸の添加による末端のカルボキシ基の脱プロトン化/再プロトン化を駆動力として、らせんペプチドの優先する巻き方向を可逆的に反転させることにも成功した。一方、アキラルペプチド鎖に二重の分子内架橋を施すことで、動的なα-ヘリックスを静的なα-ヘリックスに変換できることがわかった。また、この静的な特徴を活かし、光学活性基を持たないアキラルな構成単位のみからなるα-ヘリカルペプチドを合成するとともに、そのキラルHPLCを用いた光学分割により、光学活性がα-ヘリックス構造のみに由来するとともに光学純度が100%の一方向巻きのα-ヘリカルペプチドを得ることにも成功した。

在本研究中，我们通过将各种官能团引入由具有高螺旋形成特性的非手性氨基酸制成的动态螺旋肽中，设计并合成了自组织超分子，并研究了动态螺旋之间的相互作用以及构建了可以相互传递的系统。并通过3D分子放大手性信息，我们还旨在将其应用于利用超分子结构内部产生的手性空间的分子识别和不对称反应，并获得了如下所示的结果。通过在适当位置由非手性肽链组成的动态螺旋的侧链之间的单分子内交联，右手螺旋和左手螺旋的相互交换极其缓慢（大约几分钟），从而导致动态α-我们成功构建了螺旋结构。此外，我们合成了一种动态α-螺旋肽，其中在具有单个分子内交联的非手性肽链的C末端引入光学活性L-Val-OH残基，并将其添加到强有机碱或我们还利用末端羧基的去质子化/重质子化作为驱动力，成功地可逆地逆转了螺旋肽的首选缠绕方向。另一方面，人们发现，通过对非手性肽链应用双分子内交联，可以将动态α-螺旋转化为静态α-螺旋。此外，利用这种静态特性，我们合成了一种仅由非手性结构单元组成而没有光学活性基团的α-螺旋肽，并通过手性HPLC进行光学拆分，我们发现光学活性仅为α-螺旋结构我们还成功获得了光学纯度为100%的单向缠绕α-螺旋肽。

项目成果

ステープル化したα-ヘリカルペプチドの合成と動的性質

钉合α-螺旋肽的合成和动态特性

• 发表时间: 2023
• 作者: 逢坂直樹・Mark J. MacLachlan・秋根茂久

The University of British Columbia(カナダ)

不列颠哥伦比亚大学（加拿大）