糖の環フリップ : 機能と応用 Ring Flip of Carbohydrates : Functions and Applications

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抄録

トップダウンおよびボトムアップアプローチによる、糖の環フリップに関する機械化学的研究について紹介する。トップダウンアプローチでは、原子間力顕微鏡 (AFM) を使った多糖の引っ張り実験により興味深い性質が明らかになった。構成単糖の環フリップが起こることにより、あるところまで引っ張ると急に柔らかくなるのである。この柔軟性は、オリゴ糖鎖にショックアブソーバーとしての性質を与え、糖タンパク質や糖で覆われた細胞を衝撃から守っている。ボトムアップアプローチに関しては、我々のグループで精力的に進められ、2,4-ジアミノキシロース誘導体 (蝶番糖) の環フリップが、アミノ基の金属イオンに対するキレートにより容易になることが見出された。これにより、糖の環フリップを制御できる道が開かれた。興味深いことに、ある三糖に蝶番糖を導入すると、蝶番の曲がり具合がさらに良くなることを見出した。おそらく、還元末端糖と非還元末端糖の親和性相互作用によるものと考えられる。この蝶番糖の応用として、蝶番部分を持つ金属センサーを開発した。これは、金属イオンにキレートすることにより、ピレン基を二つ付けた蝶番糖がペンチ様の動きを起こすものであり、ピレン基がスタッキングしてエキシマー蛍光を与える。蝶番糖は[2+2]環化付加反応のテザーにも応用できることを明らかにした。これらの研究により、動く部品という糖の新しい側面が生化学や材料科学分野にもたらされるであろう。

The mechanochemical studies of carbohydrate ring flipping by both top-down and bottom-up approaches are surveyed. In the top-down approaches, the traction studies of polysaccharides by atomic force microscopy (AFM) disclosed their interesting behavior: they become abruptly flexible at certain pulling forces due to the synchronous ring flips of the monosaccharide units. This abrupt flexibility confers a shockabsorbing mechanism on glycoproteins and glyco-coated cells. Regarding the bottom-up approach, we succeeded in controlling the ring flip of carbohydrates to find that a 2, 4-diaminoxylose derivative (hinge sugar) easily undergoes the ring flip by chelation to a metal ion at the amino groups. The metal-ion-induced bending of the hinge sugar was even more efficient when it was incorporated in a trisaccharide, probably due to the interaction between the reducing and non-reducing terminus sugars. For application, we invented a hinge-sugar-based metal ion sensor, in which a chelationdriven and pliers-like motion of the dipyrenylmethyl hinge sugar causes stacking of two pyrene groups, giving rise to excimer fluorescence. Hinge sugar was also applicable to the tether in a [2+2] cycloaddition reaction. These studies emphasize a new aspect of carbohydrates as motional components in biology and material science.

収録刊行物

  • Trends in glycoscience and glycotechnology  

    Trends in glycoscience and glycotechnology 18(104), 353-370, 2006-12-26 

    FCCA(Forum: Carbohydrates Coming of Age)

参考文献:  63件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10018515985
  • NII書誌ID(NCID)
    AA10995236
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    REV
  • ISSN
    09157352
  • NDL 記事登録ID
    8682765
  • NDL 雑誌分類
    ZP24(科学技術--化学・化学工業--糖・澱粉)
  • NDL 請求記号
    Z17-1303
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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