呼吸鎖酵素のピンポイント電子移動観測を実現する導電性阻害剤修飾電極の開発

本研究では、阻害剤分子中に電子リレーユニットを組み込んだ導電性阻害剤ワイヤーを合成し、金電極表面にこのワイヤー分子の自己集積単分子膜を形成させることにより、電極と呼吸鎖酵素内のユビキノン反応部位とのピンポイント電子移動の観測を可能にする実験方法を確立することを目的とした。これによって、呼吸鎖酵素の反応機構研究が真に電気化学的測定と解析に耐えうるものとなり、呼吸鎖酵素の全く新しい研究方法論の確立につながることを期待した。具体的な研究成果としては、ウシ心筋ミトコンドリア複合体-I(NADH-ユビキノン酸化還元酵素)の最強の阻害剤である天然生理活性物質アセトゲニン、およびアセトゲニンから誘導開発した新規な複合体-I阻害剤Δlac-アセトゲニンの分子中に電子リレーユニットとしてポリインユニットを導入した導電性阻害剤ワイヤーの設計と合成を行った。構造活性相関研究の結果から、天然型アセトゲニンではスペーサー部、Δlac-アセトゲニンでは側鎖部が活性発現に要求される構造特異性が高くないことが明らかになった。そこで、アセトゲニンではスペーサー部に、Δlac-アセトゲニンでは側鎖部に共役テトライン構造をそれぞれ導入した。これらの阻害剤は、親化合物と比較しても強力な阻害活性を維持することが明らかになった。今後は、合成した導電性阻害剤ワイヤーを金電極表面において効率的に自己集積化する方法の確立を健闘する予定である。以上のことから、今後の研究展開の糸口となる成果が得られたものと考える。

本研究では、阻害剤分子中に電子リレーユニットを組み込んだ導電性阻害剤ワイヤーを合成し、金電極表面にこのワイヤー分子の自己集積単分子膜を形成させることにより、電極と呼吸鎖酵素内のユビキノン反応部位とのピンポイント電子移動の観測を可能にする実験方法を確立することを目的とした。これによって、呼吸鎖酵素の反応機構研究が真に電気化学的測定と解析に耐えうるものとなり、呼吸鎖酵素の全く新しい研究方法論の確立につながることを期待した。具体的な研究成果としては、ウシ心筋ミトコンドリア複合体-I(NADH-ユビキノン酸化還元酵素)の最強の阻害剤である天然生理活性物質アセトゲニン、およびアセトゲニンから誘導開発した新規な複合体-I阻害剤Δlac-アセトゲニンの分子中に電子リレーユニットとしてポリインユニットを導入した導電性阻害剤ワイヤーの設計と合成を行った。構造活性相関研究の結果から、天然型アセトゲニンではスペーサー部、Δlac-アセトゲニンでは側鎖部が活性発現に要求される構造特異性が高くないことが明らかになった。そこで、アセトゲニンではスペーサー部に、Δlac-アセトゲニンでは側鎖部に共役テトライン構造をそれぞれ導入した。これらの阻害剤は、親化合物と比較しても強力な阻害活性を維持することが明らかになった。今後は、合成した導電性阻害剤ワイヤーを金電極表面において効率的に自己集積化する方法の確立を健闘する予定である。以上のことから、今後の研究展開の糸口となる成果が得られたものと考える。