核酸塩基の特異的相互作用を利用した自己組織化ペプチドファイバーネットワークの構築

本研究は、新規環境調和型材料となり得るナノファイバーやナノネットワークを、ペプチド間や核酸塩基間の特異的相互作用を利用して自己組織的に構築する技術の確立を目指している。昨年はN末端をアデニンやチミンで修飾した両親媒性ペプチド(L_4K_8L_4-Ade, L_4K_8L_4-Thy)を合成し、水中での二次構造を明らかにした。本年度は自己集合特性の評価ならびにゲストヌクレオシドの影響を中心に検討した。得られた主な成果を以下にまとめる。(1)AFM・TEM観察より、L_4K_8L_4-AdeおよびL_4K_8L_4-Thyは、中性のpH7.0ではいずれも分子分散した球状構造として存在するが、逆平行β-シートへの構造転移が認められたpH9付近では発達したナノファイバーに自己組織化することがわかった。一方、pH10.5では急速に集合し無秩序な凝集体を形成した。即ち、pHの適切な調節により高い秩序性をもつ核酸塩基(Ade, Thy)修飾ナノファイバーを得ることに成功した。また自己組織化はペプチド濃度に依存することもわかった。(2)pH9.0においてL_4K_8L_4-Adeの自己集合に及ぼすゲストヌクレオシド(アデノシン,チミジン,シチジン)の影響を検討した結果、相補対であるチミジンの添加時のみナノファイバーへの自己組織化が著しく抑制された。親水性の高いチミジンとの相互作用によりL_4K_8L_4-Adeの親-疎水性のバランスが変わり、自己集合特性が変化したものと推察される。即ち、末端に導入された核酸塩基が分子認識部位として機能することが示唆された。(3)得られた人工ペプチド自己集合系に関する知見を基に、様々な機能性分子(PEG、ジアセチレン基、ビオチン等)で末端修飾したL_4K_8L_4も新たに合成し、外部刺激応答型自己集合系の構築やナノフアイパーの機能化(タンパク質認識能の付与等)にも成功した。

本研究は、新規環境調和型材料となり得るナノファイバーやナノネットワークを、ペプチド間や核酸塩基間の特異的相互作用を利用して自己組織的に構築する技術の確立を目指している。昨年はN末端をアデニンやチミンで修飾した両親媒性ペプチド(L_4K_8L_4-Ade, L_4K_8L_4-Thy)を合成し、水中での二次構造を明らかにした。本年度は自己集合特性の評価ならびにゲストヌクレオシドの影響を中心に検討した。得られた主な成果を以下にまとめる。(1)AFM・TEM観察より、L_4K_8L_4-AdeおよびL_4K_8L_4-Thyは、中性のpH7.0ではいずれも分子分散した球状構造として存在するが、逆平行β-シートへの構造転移が認められたpH9付近では発達したナノファイバーに自己組織化することがわかった。一方、pH10.5では急速に集合し無秩序な凝集体を形成した。即ち、pHの適切な調節により高い秩序性をもつ核酸塩基(Ade, Thy)修飾ナノファイバーを得ることに成功した。また自己組織化はペプチド濃度に依存することもわかった。(2)pH9.0においてL_4K_8L_4-Adeの自己集合に及ぼすゲストヌクレオシド(アデノシン,チミジン,シチジン)の影響を検討した結果、相補対であるチミジンの添加時のみナノファイバーへの自己組織化が著しく抑制された。親水性の高いチミジンとの相互作用によりL_4K_8L_4-Adeの親-疎水性のバランスが変わり、自己集合特性が変化したものと推察される。即ち、末端に導入された核酸塩基が分子認識部位として機能することが示唆された。(3)得られた人工ペプチド自己集合系に関する知見を基に、様々な機能性分子(PEG、ジアセチレン基、ビオチン等)で末端修飾したL_4K_8L_4も新たに合成し、外部刺激応答型自己集合系の構築やナノフアイパーの機能化(タンパク質認識能の付与等)にも成功した。