Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

核酸 / 分子認識 / ランタノイド錯体 / 遺伝子診断・解析 / 蛍光識別 / エネルギー移動発光 / 希土類錯体 / 構造解析 / 水素結合 / 遺伝子診断

水素結合性核酸塩基認識試薬であるAMNDの機能化を試みるため、ランタノイド形成部位であるDOTAをコンジュゲートした新規化合物AMND-DOTAの合成を試みた。その結果、(1)AMNDがエネルギー移動発光用のアンテナ蛍光団として利用可能、(2)ピリミジン塩基選択性を示すAMNDの核酸塩基選択性が保持されたまま、DOTA骨格の導入が可能、(3)DOTA骨格へTbイオンを配位させることでピリミジン塩基選択性が消失する、ことを明らかとした。また、AMND-DOTAとAMND-DOTA(Tb)の混合溶液を利用することで、核酸塩基配列中の一塩基変異を水色から緑色への蛍光変色応答により識別可能であることを見出した。

遺伝子 / 遺伝子運搬 / 人工グリコウイルス / 糖クラスター / ガラクトース / 細胞認識 / プロテオグリカン / 細胞接着 / 人工ウイルス / 肝細胞 / エンドサイトーシス / 量子ドット / コンドロイチン硫酸 / 遺伝子診断 / ナノパーティクル / 水素結合 / 核酸 / 遺伝子導入 / 細胞 / トランスフェクション / 薬物運搬 / ルシフェラーゼ / 受容体

大環状(カリックスレゾルカレン)骨格に8個の糖鎖を配置したクラスター化合物をホスト(補足剤)/キャリア(運搬剤)とするデリバリーシステムを構築し、細胞認識の仕組みを明らかにした。主な成果は以下のとおりである。
(1)糖クラスターは会合数6程度のミセル様会合体を形成し、これはリン酸イオンにより凝集する。その駆動力は脱水和に基づくエントロピー獲得である。
(2)糖クラスターは核酸(プラスミドDNA)とも強く結合し、サイズが規制(約50nm)された人工"グリコウイルス"を与え、各種細胞にエンドサイトーシスにより取り込まれ(トランスフェクション)、プラスミドにコードされたタンパク質を発現する。
(3)エンドサイトーシスはサイズ依存的であり、最適サイズは約50nmである。末端糖鎖がガラクトースの場合、人工ウイルスはさらに会合し、トランスフェクション活性は低下する。一方、ガラクトースウイルスは肝細胞に対して受容体を介する経路で特異的に取り込まれる。このように、肝細胞に対して特異性を有するが、全体の活性(トランスフェクション効率)は低い。
(4)ガラクトースを部分的に有する人工ウイルスは会合を起こさず、肝細胞に対する高い選択性を保持しており、in vitroのみならずin vivo(マウス)においても高い肝臓指向性を有する。
(5)このように、糖鎖の数を考慮した単量体ガラクトースウイルスを用いることにより、高度の肝細胞指向性遺伝子運搬システムの構築に成功した。
(6)一方、細胞外マトリックス成分であるプロテオグリカンの機能に着目し、コンドロイチン硫酸を複数個置換した大環状プロテオグリカン類似体を合成し、これが糖クラスターのタンパク安定化効果により著しい細胞接着阻害効果を有することを明らかにした。

有機ゼオライト / エノール化 / 固体触媒 / 自己相補性 / メタン吸着 / 結晶工学 / アントラセン / 糖クラスター / 多孔体 / 水素結合 / ポアサイズ / 遺伝子診断 / 自己切断 / プローブ / 自己相補的ホスト / 包接 / X線結晶解析 / 結晶構造 / 多孔質 / ジルコニウム / 糖の異性化 / ホスト-ゲスト / 超臨界流体

アントラセンのビスレゾルシンを基盤とする"有機ゼオライト"の多孔性、ゲスト捕捉、触媒作用に関する研究を遂行し、以下の成果を得た。
(1)ランタン含有有機ゼオライトが水中において、カルボニル基質のエノール化を経由する様々な反応の有効な触媒になることが明らかになった。但し、ケトンのCO_2による直接カルボニル化や糖の異性化の場合には生成物がキレート効果により強い金属配位能を有し、ターンオーバー挙動を実質的に示さないことから、触媒としては機能しないことが判明した。
(2)トリフェニルホスフィンのカルボン酸誘導体のLa(III)錯体で種々の重金属をネットワーク化する手法により、Pd(II),Ru(II),Rh(II),Pt(II)の多孔体を得た。これらの有機ゼオライトはカップリングなど特有の反応を進行させる能力を有するが、還元された金属の再酸化が容易に起こらないことから触媒としての有効性には問題が残ることが明らかになった。
(3)アントラセンの代わりにアクリジンを用いるとアクリジンの窒素が一種のゲスとしてレゾルシンの水酸基と結合する(自己相補的)ことから、配位飽和の多孔体が得られ、ゲストであるベンゼンの脱着に際し、真の"多孔性"を維持することが分かった。
(4)レゾルシンの代わりにイソフタル酸を用いるとカルボキシル基の水素結合ネットワークにより極めて強固な多孔体が得られ、加圧下のメタンを可逆的に脱着できることが分かった。また、結晶構造も明らかにできた。
(5)水中で安定な有機ゼオライトを得るための一環として大環状糖クラスターによる核酸のカプセル化を検討し、後者が50nm程度のナノ粒子に覆われた人工グリコウイルスが生成することを明らかにした。

【研究分担者】
山東信介	京都大学	工学研究科	助手	(Kakenデータベース)
秋吉一成	東京医科歯科大学	生体材料工学研究所	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
山東信介	京都大学	大学院・工学研究科	助手	(Kakenデータベース)
遠藤健	秋田大学	工学資源学部	講師	(Kakenデータベース)