[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. 天然物の構造改訂:30年間信じられていた立体配置が逆だった
  2. スイスの博士課程ってどうなの?1〜ヨーロッパの博士課程を知る〜
  3. 有機フッ素化合物の新しいビルドアップ構築法 ~硫黄官能基が導く逐…
  4. ReadCubeを使い倒す(3)~SmartCiteでラクラク引…
  5. 光レドックス触媒と有機分子触媒の協同作用
  6. 【ジーシー】新たな治療価値を創造するテクノロジー -BioUni…
  7. 光/熱で酸化特性のオン/オフ制御が可能な分子スイッチの創出に成功…
  8. 6年越しで叶えた“海外と繋がる仕事がしたい”という夢

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. CRISPRで薬剤分子-タンパク相互作用を解明する
  2. 面接官の心に刺さる志望動機、刺さらない志望動機
  3. ケイ素 Silicon 電子機器発達の立役者。半導体や光ファイバーに利用
  4. 独メルク、米シグマアルドリッチを買収
  5. セイファース・ギルバート アルキン合成 Seyferth-Gilbert Alkyne Synthesis
  6. 印象に残った天然物合成 2
  7. チオール架橋法による位置選択的三環性ペプチド合成
  8. 小スケール反応での注意点 失敗しないための処方箋
  9. 生物発光のスイッチ制御でイメージング
  10. π電子系イオンペアの精密合成と集合体の機能開拓

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

「誰がそのシャツを縫うんだい」~新材料・新製品と廃棄物のはざま~ 2

Tshozoです。前回の続き、②リチウムイオン電池についてです。なおこの関連の技術は進化が非常に早く…

炊きたてご飯の香り成分測定成功、米化学誌に発表 福井大学と福井県農業試験場

 福井大学と福井県農業試験場は、これまで難しいとされていた炊きたてご飯の香り成分の測定に成功したと米…

化学者のためのエレクトロニクス講座~配線技術の変遷編

このシリーズでは、化学者のためのエレクトロニクス講座では半導体やその配線技術、フォトレジストやOLE…

基礎材料科学

概要本書では,材料科学を「マルチスケールにわたる物質の階層性を理解し,その特性を人々の生活に…

第45回「天然物合成化学の新展開を目指して」大栗博毅教授

第45回目の研究者インタビューは第10回目のケムステVシンポ講演者である、東京大学の大栗博毅先生にお…

谷野 圭持 Keiji Tanino

谷野圭持 (たにのけいじ)は、日本の有機化学者である。北海道大学大学院理学研究院化学部門 教授。…

アルケンとCOとジボロンからジボリルシクロプロパンを作る

銅触媒存在下、アルケンとB2Pin2および一酸化炭素を反応させることでジアステレオ選択的なジボリルシ…

芝浦工業大学 化学エネルギーのみで駆動するゲルポンプの機能を実証~医療デバイスやソフトロボット分野での応用期待~

芝浦工業大学機械機能工学科前田真吾准教授らの研究グループは、化学エネルギーのみで駆動する人工心臓のよ…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP