分子間相互作用と高分子のダイナミックスのカップリング

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分子認識における高分子効果は、古くから生化学や酵素化学において興味が持たれているが、人工的に合成された分子系でこれが詳細に検討されたことはほとんどない。われわれは、高分子や低分子でもうまくデザインされた系では、分子認識に伴うコンフォーメーションエネルギーの変化が大きくなりうることで、分子認識の駆動力となるのではないかという観点から研究を進めた。ポルフィリンを分子認識サイトとして用い、これに、外部環境によって相転移をすることが知られている高分子ゲルを結合させたゲルレセプターの合成を行った。ゲルとしては、N-isopropylacrylamideゲルを用い、ポルフィリンは、メソ位のフェニル基からアルキル鎖を介してビニル基をもつ誘導体を合成した。これらを架橋剤や、他のモノマーと共重合させることで、ゲルレセプターの合成を行った。分子認識の重要な指標である結合定数を評価するためには、吸収スペクトルを精密にはかる必要があり、そのためには、ゲルのかたまりを合成するよりも、ミクロゲルのコロイド分散液を合成した方が良いことが分かり、上記の共重合反応を撹拌しながら行い、ミクロゲルレセプターの合成も行った。これらのゲルレセプターが、分子認識のための疎水空間を有していることは、いろいろなアルキルピリジンの結合定数を測定することによって確認した。さらに、このミクロゲルレセプターは、アルブミンなどのタンパク質を認識し、この駆動力としては、タンパク質表面のイミダゾール基とポルフィリンの亜鉛との配位に加えて、タンパク質のもつ電荷とゲルの電荷との静電相互作用が協同的に働くことが分かり、タンパク質認識の新しいレセプターとなりうることを示した。