生体高分子を機能強化・拡張するバイオコンジュゲート高分子

タンパク質や核酸などの生体高分子は、情報保管・伝達、触媒、輸送などの機能を人工の材料では再現困難な高いレベルで発現する。これらの工学的利用が古くから進められているが、昨今ではバイオ医薬品としての活用も広がっている。生体高分子の機能発現には正しい高次構造（ネイティブな構造）形成が欠かせず、構造が変性してしまうと機能が失われる。したがって、ネイティブな構造を安定化する手法、変性状態からネイティブな構造へと変換（ホールディング）を促す手法が求められる。生体内では、生体分子のフォールディングを促す分子シャペロンと言われるタンパク質が活躍している。人工的に分子シャペロン活性を再現する材料（人工シャペロン）の開発も進められている（総説論文^{1), 2)}参照）。生体高分子の高次構造形成には、分子内や分子間での非共有結合性の弱い相互作用が重要な役割をしている。ファンデルワールス力、水素結合や疎水性相互作用などである。特に疎水相互作用はタンパク質では高次構造形成の駆動力となり、疎水相互作用の制御が人工シャペロンを設計する上で一つの作業仮説となる。一方、生体高分子は概ねイオン基を有し、荷電性高分子としての性質も構造形成に重要と考えられる。筆者らは、イオン性相互作用に着目し、生体高分子の高次構造安定化や構造形成を促進する高分子材料に関して一連の研究を進めてきた。本稿では、核酸やペプチドの機能を強化・拡張する合成高分子に関して筆者ら最近の研究を紹介する。

¹⁾ T. Nishimura, K. Akiyoshi, Bioconjugate Chem., 31, 1259 (2020)
²⁾ O. Hanpanich, A. Maruyama, 254, 120150 (2020)