迅速な集合体形成を活用した化学酵素重合による単分散ポリペプチドの合成

利用快速聚集体形成通过化学酶聚合合成单分散多肽

基本信息

批准号：
20K22530
负责人：
渡邊拓巳
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-09-11 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K22530/
关键词：
ポリペプチド化学酵素重合アミノ酸

项目摘要

ポリペプチドはアミノ酸から成る高分子であり、アミノ酸配列にプログラムされた生体認識性等の高機能を示すことから、選択性的な薬剤投与システムなどの次世代ナノテクノロジーにおいて大きな注目を集める。しかしながら、一般的な合成手法では多段階の合成・精製プロセスを要すること、スケールアップが難しいこと、大量の有機溶媒を要することから、製造コストが著しく高く、ポリペプチドの汎用的な使用には大きな障壁がある。そのような中、本研究では化学酵素重合法に着目した。加水分解酵素の逆反応であるアミノリシス反応を活用する本手法は、ポリペプチドを簡便かつ大量に、水系反応で合成できる。しかしながら、固相法などと比較し、得られるポリペプチドの分子量分布が比較的広いことが課題であった。そこで、本申請では、重合中の高分子の沈殿を停止反応として捉え、重合中に形成するポリペプチドの沈殿速度やその機構を精査することで、化学酵素重合方により、分子量分布が整ったポリペプチドの合成を目指した。親水性アミノ酸であるセリンの誘導体モノマーを使用した化学酵素重合を実施すると、重合後に白色の沈殿物が得られた。質量分析法により、沈殿物がポリセリンであることが明らかとなった。しかし、分子量分布は比較的広く、単一分子量体のポリセリンは得られていない。また、赤外吸収分光法や、円偏光二色性スペクトル測定による沈殿物の二次構造評価より、ポリセリンがβシート構造を形成していることが明らかとなった。このことより、ポリセリンが単なる疎水性相互作用により析出しているのではなく、βシート構造の形成により水中から析出していることが明らかとなった。今後、疎水性相互作用による析出ではなく、二次構造までも考慮して条件を最適化することで、ポリペプチドの分子量分布の制御を実現できる可能性がある。

多肽是由氨基酸组成的聚合物，并且在下一代纳米技术（例如选择性药物给药系统）中引起了极大的关注，因为它们表现出高功能，例如编程为氨基酸序列的生物识别。但是，一般的合成方法需要多步合成和纯化过程，扩大缩小和需要大量的有机溶剂，从而导致显着高的生产成本，以及一般使用多肽的主要障碍。在这种情况下，这项研究的重点是化学酶聚合方法。该方法利用氨基溶解反应，这是水解酶的反应，可以通过水反应来合成易于且大量的多肽。但是，问题在于，与固相法相比，获得的多肽的分子量分布相对较宽。因此，在此应用中，我们将聚合物期间聚合物的沉淀视为停止反应，并检查了聚合过程中形成的多肽的降水速率和机制，并旨在通过化学酶聚合物合成具有一致的分子量分布的多肽。化学酶聚合使用亲水性氨基酸丝氨酸的衍生物单体聚合产生了聚合后的白色沉淀。质谱法表明沉淀物是多戊氨酸。但是，分子量分布相对较宽，并且未获得具有单分子量的多戊氨酸。此外，通过红外吸收光谱和圆形二色性光谱对沉淀物的二级结构的评估表明，多戊氨酸形成β-折叠结构。这表明多赛因形成β-折叠结构而不是仅仅是疏水相互作用而导致水从水中沉淀。将来，可以通过优化考虑二级结构而不是由于疏水相互作用而导致的降水来控制多肽的分子量分布。