光応答・信号増幅機能を発現する分子の設計

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光反応によりシス-トランス構造異性化を受けるアゾ基を疎水性基の一部に取り入れたアンモニウム塩とオリゴエーテルカルボキシラートアニオンとの両親媒性イオン対型超分子イオンチャネルユニットを用いて,シングルチャネル電流が得られたトランス体について電導度,イオン選択性を検討した。電導度7-12pSを有する4種類のチャネルについてイオン選択性を評価したところ,いずれもほぼ同一の約3倍のK/Na選択性比を与え,オリゴエーテル鎖が分子集合体を作って形成していると考えられるポア空間が明確なカリウム選択性を提供できることが示された。この値は水溶液中のイオン移動度とは明らかに異なり,カリウムイオンは全てあるいは部分的に脱水和して膜を通過しているのは明白である。カリウムイオンはナトリウムに較べより脱溶媒和し易くより高い透過性を与えたものと考えられる。しかしこの値は同時に,最初の人工カリウムチャネルとして報告した大環状レゾルシン4量体が提供するポアが与えたK/Na選択性比と同一で,芳香族パイ電子空間の寄与のないオリゴエーテル空間も同様な選択性を与え得ることが本研究結果によって明らかとなり,イオン選択性フィルターの構造-機能相関を考える上で重要な基礎的知見が得られた。またイオン対を使わない単分子状の超分子イオンチャネル発現体を探索すべく,膜に取り込まれて親水性と疎水性の分子面を有するステロイド骨格を修飾したイオン性化合物を用いて超分子チャネル機能の発現を検討したところ,主として2-10pSの範囲で超分子イオンチャネルに特有の幾つかの異なる電導度を有するチャネル電流を発生できることが分かった。さらに単純化を進めたオリゴエーテル-疎水性アルキルアンモニウムを用いてもチャネル電流発生に成功し,イオンチャネル構成体の単純化を更に進展させる試みに成功した。