世界発!理論上は可能とされた“らせん構造”を実現~分子が自発的に作るナノチューブ構造、未来の材料開発に光~

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2025-05-19 広島大学

広島大学と理化学研究所などの研究グループは、人工アミノ酸Aib(α-アミノイソ酪酸)のみで構成されたペプチドが、理論上は可能とされながらも実証されていなかった“αヘリックス構造”を結晶構造として初めて明確に確認した。このペプチドは金属イオンと結合することで自己組織化し、ナノサイズの超らせん状チューブを形成。得られた構造は多孔性を持ち、分子選択性を示す。これにより、構造柔軟な分子の折りたたみ制御やナノ材料設計への新たな道が開け、医薬品輸送やセンサー、ガス分離材料への応用が期待される。

世界発!理論上は可能とされた“らせん構造”を実現~分子が自発的に作るナノチューブ構造、未来の材料開発に光~
図1.人工アミノ酸Aibペプチドが与えるらせん構造から作られる結晶

<関連情報>

α-アミノイソ酪酸(Aib)オリゴマーは金属-ペプチドスーパーヘリカルナノチューブに集合する An α-Helically Folded α-Aminoisobutyric Acid (Aib) Oligomer That Assembles into a Metal–Peptide Superhelical Nanotube

Wei Yuan,Jenny Pirillo,Yuh Hijikata,Takuzo Aida,and Hiroshi Sato
Journal of the American Chemical Society  Published May 15, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.5c03534

Abstract

α,α-Disubstituted α-amino acids such as α-aminoisobutyric acid (Aib), in their polymeric structures, are known to form a 310-helical conformation rather than an α-helical conformation, which is usually adopted by polymeric α-monosubstituted α-amino acids. Even α-helically folded Aib oligomers are unprecedented, although they have been predicted by theoretical calculations. In the present paper, we report the first α-helically folded Aib oligomer found in the course of our study on the construction of a metal–peptide framework, AibMOF-1. This MOF was synthesized by Zn2+-mediated complexation of a pyridyl-functionalized Aib hexamer, Py-Aib6-Py, and 5-nitroisophthalate (nip2–). Single crystal X-ray diffraction of AibMOF-1 ([Zn(nip)(Py-Aib6-Py)]n) revealed that Py-Aib6-Py in AibMOF-1 carried a C═Oi → NHi+4 hydrogen bonding array characteristic of α-helices, which is distinct from Py-Aib6-Py alone adopting a 310-helical conformation with a C═Oi → NHi+3 hydrogen bonding array. The α-helical Py-Aib6-Py units in AibMOF-1 assembled into a superhelical nanotubular architecture with a porous framework. When just the nitro group of the coligand nip2– was changed to a tert-butyl group, an MOF (AibMOF-2) with a completely different structure formed, where the constituent Py-Aib6-Py units adopted only the 310-helical conformation, just like Py-Aib6-Py in its crystalline structure.

0500化学一般
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