ＳＴＭを用いた固液界面での協同的組織化の解析に基づくアミロイド形成初期過程の解明

本年度はアミロイド形成メカニズムの解明に向けた基礎的知見を得るために、前年度に確立した、走査トンネル顕微鏡 (STM) を用いた固液界面における協同性評価手法を用いて、 (1) 水素結合を持たない分子系、(2) ペプチド鎖を導入した分子系における配列形成挙動の評価を行った。第一の研究では、芳香環コア部の大きさや、水素結合の有無が二次元界面における自己組織化プロセスに与える影響について検討を行った。異なる数のフェニル基を芳香環コアとして導入したエステル誘導体のオクタン酸/HOPG界面での吸着プロセスを核生成-伸長モデルを用いて解析することで、伸長過程における吸着エネルギーが、コア構造中のフェニル基の数が増加するにつれて負に増加することを見出した。さらにエステル誘導体は水素結合を有しないにも関わらず高い協同性を示したことから、二次元自己組織化プロセスにおける高い協同性は必ずしも水素結合の有無に依存しないことが明らかとなった。第二の研究では、より生体分子に近い相互作用についての知見を得るために、ペプチド鎖を導入したフォトクロミック分子ジアリールエテン (DAE) を用いた検討を行った。オクタン酸/HOPG界面でのSTM観察の結果、オリゴペプチド鎖に加えて長鎖アルキル基を持つDAE誘導体について、ペプチド鎖が逆平行βシート状に水素結合を形成した配列が認められた。核生成-伸長モデルでの定量的な解析により、ペプチド鎖を導入したDAEは高い協同性を示すと共に、ペプチド鎖導入による配列安定化効果が非常に大きいことを見出した。興味深い結果として、形成した配列中でDAEコアは光異性化可能なコンフォメーションをとることが明らかになった。本研究のβシート形成を用いた安定な配列形成手法は、配列分子の吸脱着速度を抑制し、単一分子の光スイッチングを観察するためのアプローチとしても展開が期待される。

本年度はアミロイド形成メカニズムの解明に向けた基礎的知見を得るために、前年度に確立した、走査トンネル顕微鏡 (STM) を用いた固液界面における協同性評価手法を用いて、 (1) 水素結合を持たない分子系、(2) ペプチド鎖を導入した分子系における配列形成挙動の評価を行った。第一の研究では、芳香環コア部の大きさや、水素結合の有無が二次元界面における自己組織化プロセスに与える影響について検討を行った。異なる数のフェニル基を芳香環コアとして導入したエステル誘導体のオクタン酸/HOPG界面での吸着プロセスを核生成-伸長モデルを用いて解析することで、伸長過程における吸着エネルギーが、コア構造中のフェニル基の数が増加するにつれて負に増加することを見出した。さらにエステル誘導体は水素結合を有しないにも関わらず高い協同性を示したことから、二次元自己組織化プロセスにおける高い協同性は必ずしも水素結合の有無に依存しないことが明らかとなった。第二の研究では、より生体分子に近い相互作用についての知見を得るために、ペプチド鎖を導入したフォトクロミック分子ジアリールエテン (DAE) を用いた検討を行った。オクタン酸/HOPG界面でのSTM観察の結果、オリゴペプチド鎖に加えて長鎖アルキル基を持つDAE誘導体について、ペプチド鎖が逆平行βシート状に水素結合を形成した配列が認められた。核生成-伸長モデルでの定量的な解析により、ペプチド鎖を導入したDAEは高い協同性を示すと共に、ペプチド鎖導入による配列安定化効果が非常に大きいことを見出した。興味深い結果として、形成した配列中でDAEコアは光異性化可能なコンフォメーションをとることが明らかになった。本研究のβシート形成を用いた安定な配列形成手法は、配列分子の吸脱着速度を抑制し、単一分子の光スイッチングを観察するためのアプローチとしても展開が期待される。