[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

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. 治療応用を目指した生体適合型金属触媒:② 細胞外基質・金属錯体を…
  2. 糖のC-2位アリール化は甘くない
  3. 化学者の卵、就職活動に乗りだす
  4. 酸化グラフェンの光による酸素除去メカニズムを解明 ―答えに辿り着…
  5. 目指せ!! SciFinderマイスター
  6. 研究テーマ変更奮闘記 – PhD留学(後編)
  7. 日本語で得る学術情報 -CiNiiのご紹介-
  8. 低分子の3次元構造が簡単にわかる!MicroEDによる結晶構造解…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. ERATO伊丹分子ナノカーボンプロジェクト始動!
  2. 第40回「分子設計で実現する次世代バイオイメージング」山東信介教授
  3. 第153回―「ネットワーク無機材料の結晶学」Micheal O’Keeffe教授
  4. とある難病の薬 ~アザシチジンとその仲間~
  5. 単分子レベルでの金属―分子接合界面構造の解明
  6. 仙台の高校生だって負けてません!
  7. 2-(トリメチルシリル)エトキシカルボニル保護基 Teoc Protecting Group
  8. 第144回―「CO2を捕捉する多孔性金属-有機構造体の開発」Myunghyun Paik Suh教授
  9. 究極の黒を炭素材料で作る
  10. 研究者1名からでも始められるMIの検討-スモールスタートに取り組む前の3つのステップ-

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2012年3月
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031  

注目情報

最新記事

先端事例から深掘りする、マテリアルズ・インフォマティクスと計算科学の融合

開催日:2023/12/20 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

最新の電子顕微鏡法によりポリエチレン分子鎖の向きを可視化することに成功

第583回のスポットライトリサーチは、東北大学大学院 工学研究科 応用化学専攻 陣内研究室の狩野見 …

\脱炭素・サーキュラーエコノミーの実現/  マイクロ波を用いたケミカルリサイクル・金属製錬プロセスのご紹介

※本セミナーは、技術者および事業担当者向けです。脱炭素化と省エネに貢献するモノづくり技術の一つと…

【書籍】女性が科学の扉を開くとき:偏見と差別に対峙した六〇年 NSF(米国国立科学財団)長官を務めた科学者が語る

概要米国の女性科学者たちは科学界のジェンダーギャップにどのように向き合い,変えてきたのか ……

【太陽ホールディングス】新卒採用情報(2025卒)

■■求める人物像■■「大きな志と好奇心を持ちまだ見ぬ価値造像のために前進できる人…

細胞代謝学術セミナー全3回 主催:同仁化学研究所

細胞代謝研究をテーマに第一線でご活躍されている先生方をお招きし、同仁化学研究所主催の学術セミナーを全…

マテリアルズ・インフォマティクスにおける回帰手法の基礎

開催日:2023/12/06 申込みはこちら■開催概要マテリアルズ・インフォマティクスを…

プロトン共役電子移動を用いた半導体キャリア密度の精密制御

第582回のスポットライトリサーチは、物質・材料研究機構(NIMS) ナノアーキテクトニクス材料研究…

有機合成化学協会誌2023年11月号:英文特別号

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2023年11月号がオンライン公開されています。…

高懸濁試料のろ過に最適なGFXシリンジフィルターを試してみた

久々の、試してみたシリーズ。今回試したのはアドビオン・インターチム・サイエンティフィ…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP