[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

ホウ素から糖に手渡される宅配便

[スポンサーリンク]

 

非天然の人工に設計した化合物で、一見すると単純な構造をしていますが、興味深い用途が提案されています。このホウ素化合物をあなたならば何に使おうと考えますか?

 

1つめのヒントです。最も期待される応用先は医薬品ですが、これ単品では毒にも薬にもならず、とくに生理活性はありません。何かを助ける物質です。

 

2つめのヒントです。構造式を見てまず目につくのはホウ素原子でしょう。この分子のようなボロン酸のなかまは、複数のヒドロキシ基を隣接して持つ化合物と結合しやすく、とくにはボロン酸の重要な標的となります。単糖にはいくつか種類があるものの、立体障害がなければ、ボロン酸は、糖のヒドロキシ基とホウ酸エステル結合を交わそうとする傾向があります。

GREEN0354.PNG

ボロン酸の性質

3つめのヒントです。アミノ基を導入してある理由は便宜上のものであり、例えばクリックケミストリーでおなじみのアジド基など、別の官能基でも構いません。今回は、カルボジイミドを脱水縮合剤として、この分子でカルボキシル基を修飾するためにアミノ基を導入してあります。

GREEN0353.png

代表的なカルボジイミドのひとつ

EDC; 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride 

このホウ素化合物には、薬物送達(drug delivery)の用途が提案されています[1]。

 

膜タンパク質など細胞表面にある物質を標的にするならばともかく、細胞内部にある物質を標的とした場合、薬剤が細胞膜を通過できなければ、ほとんど効果を発揮することはできません。細胞膜さえ突破できればたくさんの可能性が拓けるにもかかわらず、応用され社会に貢献しないままの物質は数多くあります。とくに、核酸製剤やタンパク質製剤などの高分子は、多様な生理作用を持つにも関わらず、薬物送達が鬼門中の鬼門になって実用をはばんでいます。

薬物送達システムには他の様式もたくさん開発が進められていますが、新参のホウ素化合物[1]の秘訣は細胞の表層にうじゃうじゃと分布する糖鎖にあります。

 

まず準備として、今回のホウ素化合物を、生理活性ペプチドなど細胞内部に運び入れたい分子(図中”Protein”)につなげます。アミノ基を入れてあるのはそのためで、生理活性を持ったタンパク質のカルボキシル基末端や、グルタミン酸アスパラギン酸といった酸性アミノ酸の側鎖にあるカルボキシル基に対して、脱水縮合でつなげていきます。これで用意が完了です。

GREEN0352.png

細胞表層の糖鎖が狙い目!

そして、このホウ素化合物で修飾したタンパク質を、生体に投与します。すると、細胞の表面に林立した糖鎖とホウ酸エステル結合を交わし、その後、修飾されたタンパク質ごとエンドサイトーシス食作用)で細胞内部に取り込まれます。哺乳類の培養細胞で実際に投与してみたところ、期待通り送達され、細胞の内部でタンパク質が機能し、細胞の状態が変化するさまが観察されたとのことです。

 

今後の展望としては、細胞のタイプで異なる糖鎖を認識して、がんなど特定の組織を狙い撃ちする薬物送達を可能にしたいとのこと。確かに、糖をキラルに認識するボロン酸が、以前から報告されています[2]。シンプルな構造だけに、これからどう改良していくか、まだまだたくさんの可能性を秘めているかもしれません。


 

参考論文

  1. 生体へ高分子の薬物送達を仲介するホウ素化合物 ”Boronate-Mediated Biologic Delivery” Gregory A. Ellis et al. J. Am. Chem. Soc. 2012 DOI: 10.1021/ja210719s
  2. 単糖をキラルに区別する蛍光分子センサーとして機能するホウ素化合物 “Chiral discrimination of monosaccharides using a fluorescent molecular sensor” Tony D. James et al. Nature 1994 DOI: 10.1038/374345a0

 

関連書籍

 

Green

Green

投稿者の記事一覧

静岡で化学を教えています。よろしくお願いします。

関連記事

  1. Spiber株式会社ってどんな会社?
  2. 化学者のためのエレクトロニクス講座~次世代配線技術編
  3. ニッケル-可視光レドックス協働触媒系によるC(sp3)-Hチオカ…
  4. 第8回平田メモリアルレクチャー
  5. ノーベル化学賞を担った若き開拓者達
  6. オキソニウムイオンからの最長の炭素酸素間結合
  7. 非平衡な外部刺激応答材料を「自律化」する
  8. 高分子鎖を簡単に垂直に立てる -表面偏析と自己組織化による高分子…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 無限の可能性を合成コンセプトで絞り込むーリアノドールの全合成ー
  2. 保護により不斉を創る
  3. クラーク・スティル W. Clark Still
  4. キラルLewis酸触媒による“3員環経由4員環”合成
  5. 芳香族フッ素化合物の新規汎用合成法
  6. 動画:知られざる元素の驚きの性質
  7. ご注文は海外大学院ですか?〜出願編〜
  8. 有機合成化学協会誌2020年11月号:英文版特集号
  9. 第43回―「均質ナノ粒子の合成と生命医学・触媒への応用」Taeghwan Hyeon教授
  10. 村井 眞二 Shinji Murai

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

注目情報

注目情報

最新記事

O-脱メチル化・脱アルキル化剤 基礎編

メトキシ基→ヒドロキシ基への変換、割と苦戦しますよね。保護基と呼ぶには利便性が数歩足…

マイクロ波化学のカーボンニュートラルや循環型社会におけるアプリケーションや事業状況

当社のマイクロ波プラットフォーム技術および工業化知見を活用し、アクリル樹脂の分解に必要なエネルギーを…

NMRデータ処理にもサブスクの波? 新たなNMRデータ処理ソフトウェアが登場

NMRメーカーである日本電子のイギリス法人、JEOL UKが6月、WindowsとmacOSの両方で…

芳香環交換反応を利用したスルフィド合成法の開発: 悪臭問題に解決策

第 326回のスポットライトリサーチは、早稲田大学理工学術院 山口潤一郎研究室 …

ゼナン・バオ Zhenan Bao

ゼナン(Zhenan Bao, 1970年xx月xx日-)は、アメリカの有機材料科学者、カーボンナノ…

文具に凝るといふことを化学者もしてみむとてするなり⑭: 液タブ XP-PEN Artist 13.3 Proの巻

少し前にペンタブレット「XP-PEN Deco01」を紹介しましたが、もう少しお金をかけると液晶ペン…

定番フィルム「ベルビア100」が米国で販売中止。含まれている化学薬品が有害指定に

富士フイルムのリバーサルフィルム「フジクローム ベルビア100」が、米国で販売ストップとなりました。…

話題のAlphaFold2を使ってみた

ここ数日、構造生物学界隈で「AlphaFold2」と呼ばれているタンパク質の構造…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP