JP2001139596A - 発蛍光性ポリアミノ酸誘導体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 糖の関与する生化学的現象や生物活性を蛍光
として検出することのできる研究用試薬等として有用な
ポリアミノ酸誘導体を提供する。 【解決手段】 ポリペプチド結合を形成するアミノ基と
カルボキシル基以外に側鎖に水酸基、カルボキシル基ま
たはアミノ基から成る反応性官能基を有するアミノ酸を
構成単位とし、前記アミノ酸側鎖の反応性官能基を介し
て、下記の式（Ｉ）で表されるフェニルボロン酸基と、
発蛍光性の官能基または原子団とが結合されているポリ
アミノ酸誘導体。式（Ｉ）中、Ｒは、アミノ酸側鎖の反
応性官能基である水酸基、カルボキシル基または反応性
官能基と反応して形成された原子団を表す。 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機能性高分子の技
術分野に属し、特に、新規な機能を有するポリアミノ酸
誘導体に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】ポリアミノ酸（ポリペプチ
ド）およびその誘導体は、タンパク質のモデル物質とし
てタンパク質の構造や特性の研究に用いられるととも
に、新しい機能性高分子としての応用の可能性も探究さ
れている。例えば、ポリアミノ酸に酵素を結合させた酵
素樹脂（固定化酵素）、あるいは抗菌性や薬剤誘導能を
もつ高分子医薬としてのポリアミノ酸誘導体の利用可能
性などについて研究、開発が進められている。

【０００３】本発明は、今までに試みられなかったポリ
アミノ酸の新しい用途に向けられたものであり、糖の関
与する生化学的現象や生物活性を蛍光として検出するこ
とのできる研究用試薬等として有用なポリアミノ酸誘導
体を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、上述の
ごとき目的を達成するものとして、ポリペプチド結合を
形成するアミノ基とカルボキシル基以外に側鎖に、水酸
基、カルボキシル基またはアミノ基から成る反応性官能
基を有するアミノ酸を構成単位とし、前記アミノ酸側鎖
の反応性官能基を介して、下記の式（Ｉ）で表わされる
フェニルボロン酸基と、発蛍光性の官能基または原子団
とが結合されていることを特徴とするポリアミノ酸誘導
体が提供される。

【０００５】

【化９】

【０００６】式（Ｉ）において、ｎは０から５の整数を
表わし、Ｒは、前記アミノ酸側鎖の反応性官能基が水酸
基のときは下記（Ａ）に示される原子団のうちの１つ、
カルボキシル基のときは下記（Ｂ）に示される原子団の
うちの１つ、アミノ基のときは下記（Ｃ）に示される原
子団の１つを表す。

【０００７】

【化１０】

【０００８】

【化１１】

【０００９】

【化１２】

【００１０】本発明のポリアミノ酸誘導体を構成する発
系光性の官能基または原子団は、好ましくは下記の式
（II）、（III）、（IV）または（Ｖ）から選ばれる蛍
光性物質を前記アミノ酸側鎖の反応性官能基に反応させ
て形成されたものである。

【００１１】

【化１３】

【００１２】

【化１４】

【００１３】

【化１５】

【００１４】

【化１６】

【００１５】式（II）、（III）、（IV）または（Ｖ）
において、Ｘはカルボン酸基、スルホン酸基、イソシア
ネート基、チオイソシアネート基またはエポキシ基を表
わし、また、Ｒ_１およびＲ_２は、それぞれ独立して、−
Ｎ（ＣＨ_３）_２、−ＯＨ、−ＮＯ_２、アルキル基（炭素
数は通常１〜５）、ハロゲン原子または−Ｈを表わす。

【００１６】本発明に従うポリアミノ酸誘導体の好まし
い態様においては、アミノ酸はリジンであり、発蛍光性
官能基はダンシルであり、また、フェニルボロン酸基と
発蛍光性官能基または原子団とのモル比は、５０／５０
から９９／１の範囲にある。

【００１７】

【発明の実施の形態】ボロン酸基Ｂ（ＯＨ）_２が糖のＯ
Ｈ基と共有結合的に反応し結合することは知られてい
る。本発明は、ポリアミノ酸に、ボロン酸基と発蛍光性
の官能基（または原子団）とが導入されていることによ
り、糖との相互作用によるアミノ酸のコンフォメーショ
ンの変化を蛍光で読み出すことができることに基づくも
のである。

【００１８】本発明のポリアミノ酸（ポリペプチド）誘
導体を構成するアミノ酸は、側鎖に反応性官能基を有す
るものであれば特に制限はない。すなわち、主鎖となる
ポリペプチド結合を形成するためのアミノ基とカルボキ
シル基以外に、側鎖にアミノ基、水酸基またはカルボキ
シル基を有するアミノ酸から構成されるものであれば、
いずれも本発明のポリアミノ酸に包含される。具体的に
は、側鎖にアミノ基を有するポリリジン、ポリアスパラ
ギン、ポリグルタミンおよびポリアルギニン、水酸基を
有するポリセリン、ポリトレオニンおよびポリチロシ
ン、ならびに、カルボキシル基を有するポリアスパラギ
ン酸およびポリグルタミン酸が本発明に含まれる。本発
明のポリアミノ酸誘導体は一般的には単一種のアミノ酸
から構成されるが、二種類以上の異なるアミノ酸から構
成されることもできる。

【００１９】本発明のポリアミノ酸誘導体の分子量は、
特に制限されるものではなく任意に選択することができ
るが、分子量が小さいと糖の種類による蛍光強度の差が
小さくなり糖種の判別が困難になり、また、大きいと合
成が困難となるので、一般に、重量平均分子量（Ｍｗ）
として１，０００〜３００，０００の間のものを選択す
ることが好ましい。

【００２０】本発明のポリアミノ酸誘導体の特徴は、側
鎖に、前記の式（Ｉ）で表わされるようなフェニルボロ
ン酸としてボロン酸基が結合されていることにある。す
なわち、ポリアミノ酸の側鎖の反応性官能基（水酸基、
カルボキシル基またはアミノ基）に応じて該官能基と反
応して、前記の式（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に示され
るいずれかの原子団が形成されるような適当な反応基を
有するフェニルボロン酸をポリアミノ酸と反応させ結合
させる。なお、式（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に図示す
る各原子団において、図の左側がアミノ酸の側鎖と結合
している部位であり、右側がフェニルボロン酸と結合し
ている部位である。

【００２１】また、（Ｉ）式で表わされるフェニルボロ
ン酸基を構成するベンゼン環には、ボロン酸基の他、水
酸基（ＯＨ）、アミノ基（ＮＨ_２）、ニトロ基（Ｎ
Ｏ_２）、アルキル基、ハロゲン原子、−ＲＮＨ_２（Ｒ：
アルキル）などが置換されていてもよい。

【００２２】本発明に従うポリアミノ酸の側鎖には、上
記のようなフェニルボロン酸基に加えて、発蛍光性の官
能基または原子団が結合されている。本発明の発蛍光性
ポリアミノ酸誘導体を構成するのに用いられる発蛍光性
官能基（原子団）は、特に制限されるものではないが、
入手が容易であるということから、アクリジン骨格〔前
記の式（II）で表わされる〕、アントラセン骨格〔式
（III）〕、ナフタレン骨格〔式（IV）〕、またはフル
オレセイン骨格〔式（Ｖ）〕を有する蛍光性物質から形
成されるものが好ましい。

【００２３】これらの式（II）、（III）、（IV）およ
び（Ｖ）において、Ｘはポリアミノ酸側鎖にある反応性
官能基と容易に反応してポリアミノ酸側鎖に結合し得る
官能基を表わすものである。すなわち、Ｘは、ポリアミ
ノ酸側鎖のアミノ基に反応し得るカルボキシル基、スル
ホン酸基、ハロゲン原子、アルデヒド基もしくはイソシ
アネート基、ポリアミノ酸側鎖の水酸基に反応し得るカ
ルボキシル基、イソシアネート基、チオイソシアネート
基、エポキシ基、アクリル基、メタアクリル基もしくは
アルデヒド基、または、ポリアミノ酸側鎖のカルボキシ
ル基に反応し得る水酸基もしくはアミノ基を表わす。な
お、式（II）、（III）および（IV）において、Ｘは、
一般的には、図示している位置を置換しているが、必ず
しもこの位置に限らない。例えば、式（II）および（II
I）においてＸは右側または左側のベンゼン環に結合し
ていてもよく、また、式（IV）においてＸは左側のベン
ゼン環に結合していることも可能である。

【００２４】本発明に従いポリアミノ酸の側鎖に結合さ
れるボロン酸基／発蛍光性官能基（原子団）のモル比
は、１／９９〜９９／１の間の広範囲において適用可能
である。しかしながら、一般的に、発蛍光性官能基（原
子団）は少量でよく、あまり多いと却って蛍光感度が悪
くなり、一方、ボロン酸基は少ないと糖応答性が悪くな
る。したがって、糖応答性と蛍光感度のバランスをとり
両方を良好にするためには、ボロン酸基／発蛍光性官能
基（原子団）のモル比は５０／５０〜９９／１の範囲に
あるように選択するのが好ましい。

【００２５】側鎖にボロン酸基と発蛍光性官能基または
原子団とを有する本発明のポリアミノ酸誘導体は、一般
に、基本骨格となるポリアミノ酸に先ず前述の式（II）
〜（Ｖ）で表わされるような蛍光性物質を反応させて所
望の発蛍光性基（原子団）を導入し、その後、前述した
ようなフェニルボロン酸を反応させてボロン酸基を導入
する二段階で合成されるが、両者を同じ反応器内で同時
に反応させることもできる。反応は室温下において実施
される。原料となるポリアミノ酸は、市販のものを使用
すればよいが、新たに調製する場合には、一般に、Ｎ−
カルボキシアミノ酸無水物の脱炭酸重縮合で行われてい
る。

【００２６】以上のように合成されアミノ酸側鎖にボロ
ン酸基と発蛍光性官能基（原子団）とを有する本発明の
ポリアミノ酸誘導体は、水性液（水溶液）中で強い蛍光
を発するとともに、その蛍光強度や蛍光波長が、糖の存
在および種類、ならびにその他の環境（特にｐＨ）によ
って変化するという特性を有する。本発明のポリアミノ
酸誘導体がこのような特性を発揮するメカニズムは未だ
完全には明らかではないが、糖の存在やｐＨなどの環境
の変化に応じて、αヘリックス構造の量が変化するよう
にコンフォメーション変化することは、ＣＤ（円二色
性）スペクトルの測定などにより確認されている。

【００２７】かくして、本発明のポリアミノ酸誘導体
は、薬剤の研究開発などに際して、培養細胞や微生物な
どに投入して、糖の関与する生化学的現象や生物活性な
どを蛍光を介して調べることのできる試薬等としてきわ
めて有用である。

【００２８】次に、本発明のポリアミノ酸誘導体の特徴
をさらに具体的に説明するため実施例を示すが、本発明
はこれらの実施例によって制限されるものではない。な
お、本明細書および図面に示す化学構造式においては、
慣用的な表現法に従い炭素原子や水素原子を省略してい
ることがある。

【００２９】

【実施例】実施例１：フェニルボロン酸基とダンシル基
とを有するポリリジン誘導体の合成 本発明に従うポリアミノ酸誘導体の１例として、フェニ
ルボロン酸および発蛍光性基としてダンシル基を有し下
記の式（VII）で表わされる反復単位を有するポリリジ
ン誘導体を図１に概示する反応スキームに沿って合成し
た。

【００３０】

【化１７】 式（VII）中、ａ／ｂ＝９５／５である。

【００３１】（１）４−カルボキシフェニルボロン酸：
ポリリジンの側鎖にボロン酸を結合させるために４−カ
ルボキシフェニルボロン酸を以下のように合成した：水
３００ｇに水酸化ナトリウム３．００ｇ（７５．０ｍｍ
ｏｌ）、４−メチルフェニルボロン酸５．１０ｇ（３
７．５ｍｍｏｌ）を加え、溶解した。反応温度を４０〜
５０℃に保ちながら、過マンガン酸カリウム１１．９ｇ
（７５．３ｍｍｏｌ）を１時間かけて加え、さらに６０
℃で１２時間攪拌した。その後エタノール２ｍｌを加
え、未反応の過マンガン酸カリウムを分解した後、反応
で生成した二酸化マンガンを減圧濾過し、除去した。濾
液に室温で濃塩酸をｐＨ３になるまで滴下し、得られた
白色結晶を濾別、さらに、水３００ｍｌから再結晶を行
い、無色透明針状結晶３．８６ｇ（収率６２％）を得た
（融点＝２２４〜２２６℃）。得られた化合物について
ＮＭＲ、ＩＲおよび元素分析を行い同定した。¹ H-NMR (DMSO-d₆)δ:7.88(s, 4H, ArH), 8.25(bs, 2H,
B(OH)₂), 12.93(bs, 1H,CO₂H) IR (KBr) : 1300(B-O), 1670(C=O), 3320(O-H)cm^-1 元素
分析：測定値（C 51.1 ; H 4.4）、理論値（C₇H₇BO₄と
して）（C 50.08 ; H4.26）。

【００３２】（２）ダンシル基を有するポリリジン誘導
体：先ず、側鎖にダンシル基のみを有するポリリジン誘
導体〔図１中（VI）で示す〕を次のように合成した：窒
素気流下、ポリ−Ｌ−リジン（ＨＢｒ塩、Ｍｗ．１５０
００−３００００：和光純薬製）１００ｍｇ（０．４８
unit mmol）とトリエチルアミン０．３３ｍｌ（２．４
０mmol）を乾燥メタノール１５ｍｌに溶解した。ダンシ
ルクロリド９．０ｍｇ（０．３３mmol）の６ｍｌＴＨＦ
溶液を０℃でゆっくり滴下し、その後、室温で１２時間
攪拌した。その後、反応溶液を減圧留去し、得られた固
体を少量のメタノールに溶解した。アセトンから再沈澱
を行い、淡黄色粉末状固体５１ｍｇ（収率７７％）を得
た。^１Ｈ−ＮＭＲ、元素分析よりダンシル基が原料ポリ
−Ｌ−リジンのアミノ基に対して５％導入された目的物
であることを確認した。¹ H-NMR (CD₃OD) : 1.08-2.14(m, 6H, CH₂), 2.58(bs, 2
H, CH₂), 3.86(bs, 1H,CH), 7.01(d, J=7, 4Hz, 0.05H,
ArH in dansyl), 7.33-7.44(m, 0.1H, ArH indansyl),
8.06(d, J=7, 4Hz, 0.05H, ArH in dansyl), 8.30(d,
J=8.5Hz, 0.05H, ArH in dansyl), 8.55(d, J=8.5Hz,
0.05H, ArH in dansyl) 元素分析：測定値（C 57.3 ; H 9.6 ; N 22.5）, (C₆H
₁₂N₂O)_0.95(C₁₈H₂₃N₃O₃S) _0.05としての理論値（C 56.40
; H 9.29 ; N 21.34）。

【００３３】（３）フェニルボロン酸基とダンシル基を
有するポリリジン誘導体 フェニルボロン酸基とダンシル基を有する本発明のポリ
リジン〔図１の（VII）の化合物〕を次のように合成し
た：既述の４−カルボキシフェニルボロン酸３００ｍｇ
（１．８１mmol）を窒素気流中で塩化チオニル６．６ｍ
ｌ（９０．５mmol）に溶解し、ＤＭＦを数滴加え、２時
間還流した。溶媒を減圧濃縮し、得られた固体を１５ｍ
ｌＴＨＦに溶解した。ＰＬＤ５０ｍｇ（０．３６mmo
l）、トリエチルアミン０．７５ｍｌ（５．４３mmol）
を乾燥メタノール１５ｍｌに溶解し、０℃で先の溶液を
ゆっくり滴下し、その後、室温で１２時間攪拌した。そ
の後、反応溶液を減圧留去し、得られた固体を少量のメ
タノールに溶解した。アセトンから再沈澱を行い、淡黄
色粉末状固体７５ｍｇ（収率７４％）を得た。^１Ｈ−Ｎ
ＭＲ、元素分析よりダンシル基が原料ポリ−Ｌ−リジン
のアミノ基に対して５％、フェニルボロン酸基が原料ポ
リ−Ｌ−リジンのアミノ基に対して９５％導入された目
的物であることを確認した。¹ H-NMR (CD₃OD) : 1.02-2.09(m, 6H, CH₂), 3.16(bs, 2
H, CH₂), 3.86(bs, 1H,CH), 7.11(d, J=7, 4Hz, 0.05H,
ArH in dansyl), 7.16-7.62(bs, 4H, ArH andArH in d
ansyl), 7.99(d, J=7, 4Hz, 0.05H, ArH in dansyl),
8.22(d, J=8.5Hz, 0.05H, ArH in dansyl), 8.33(d, J=
8.5Hz, 0.05H, ArH in dansyl) 元素分析：測定値（C 57.4 ; H 6.5 ; N 10.5）, (C₁₃H
₁₇BN₂O₄)_0.95(C₁₈H₂₃N₃O ₃S)_0.05としての理論値（C 56.
72 ; H 6.22 ; N 10.22）。

【００３４】（４）ダンシル基を有するリジン誘導体 比較用化合物として、下記の式（VIII）で表わされるリ
ジン誘導体（ポリマーではない）を次のように合成し
た：窒素気流下、N−アセチル−Ｌ−リジンメチルエス
テル（ＨＣｌ塩）９５４ｍｇ（４．００mmol）とトリエ
チルアミン２．７４ｍｌ（２０．０mmol）を乾燥メタノ
ール１０ｍｌに溶解した。ダンシルクロリド３．２４ｇ
（１２．０mmol）の２０ｍｌＴＨＦ溶液を０℃でゆっく
り滴下し、室温で１２時間攪拌した。その後、反応溶液
を減圧留去し、黄色透明液体を得た。シリカゲルカラム
クロマトグラフィー（酢酸エチル／メタノール＝７／
１）により精製し、黄色透明液体１．５３ｇ（収率８８
％）を得た。^１Ｈ−ＮＭＲ、ＩＲにより目的物であるこ
とを確認した。¹ H-NMR (CD₃OD) : 1.12-1.51(m, 6H, CH₂), 1.85(s, 3
H, CH₃CO), 2.72(t, J=6.6Hz, 2H, CH₂), 2.78(s, J=7,
4Hz, 1H, ArH in dansyl), 7.45-7.51(m, 2H, ArH in
dansyl), 8.09(d, J=7, 4Hz, 1H, ArH in dansyl), 8.2
4(d, J=8.5Hz, 1H,ArH in dansyl), 8.46(d, J=8.5Hz,
1H, ArH in dansyl) IR (neat) : 3293(N-H), 1744, 1661(C=0)cm^-1 元素分析：測定値（C 57.9 ; H 6.7 ; N 9.7）, C₂₁H₂₉
N₃O₅S : 0.2H₂Oとしての理論値（C 57.4 ; H 6.75 ; N
9.57）。 ＭＳ（質量分析）：ｍ／ｚ436（ＭＨ^＋）

【００３５】

【化１８】

【００３６】実施例２：蛍光スペクトルの測定 実施例１で合成した式（VII）のポリリジン誘導体につ
いて、以下のように蛍光スペクトルの測定を行った。 〔サンプルの調製〕（１）糖無添加サンプル ポリアミノ酸（VII）が２．１２ｍMとなるＮａＯＨ水溶
液（０．０１Ｎ）を調製、４００μｌを水４ｍｌに投入
した。炭酸バッファー（０．０２５ｍＭ Ｎａ _２Ｃ
Ｏ_３、０．０２５ｍＭ ＮａＨＣＯ_３）４００μｌを加
え、さらに少量のＨＣｌまたはＮａＯＨでｐＨを調製
し、ＣＤ測定用サンプルとした。この時のポリアミノ酸
（VII）の濃度は、０．１８ｍMである。

【００３７】（２）単糖添加サンプル ポリリジン誘導体（VII）が２．１２ｍMとなるＮａＯＨ
水溶液（０．０１Ｎ）を調製、４００μｌを水３．６ｍ
ｌに投入した。６３０ｍＭの単糖水溶液４００μｌ、炭
酸バッファー（０．０２５ｍＭ Ｎａ_２ＣＯ_３、０．０
２５ｍＭ ＮａＨＣＯ_３）４００μｌを加え、さらに少
量のＨＣｌまたはＮａＯＨでｐＨを調製し、ＣＤ測定用
サンプルとした。この時の濃度は、〔ポリリジン誘導体
（VII）〕＝０．１８ｍM、〔糖〕＝５３ｍMとなる。

【００３８】（３）オリゴ糖添加サンプル ポリリジン誘導体（VII）が２．１２ｍMとなるＮａＯＨ
水溶液（０．０１Ｎ）を調製、４００μｌを水３．６ｍ
ｌに投入した。６３０unit ｍMのオリゴ糖水溶液４０
０μｌ、炭酸バッファー（０．０２５ｍＭ Ｎａ_２ＣＯ
_３、０．０２５ｍＭ ＮａＨＣＯ_３）４００μｌを加
え、さらに少量のＨＣｌまたはＮａＯＨでｐＨを調製
し、ＣＤ測定用サンプルとした。この時の濃度は、〔ポ
リリジン誘導体（VII）〕＝０．１８ｍM、〔糖〕＝５３
ｍMとなる。

【００３９】〔蛍光スペクトルの測定〕蛍光スペクトル
は、１ｃｍセルを使用し、２５℃で測定した。励起波長
はポリリジン誘導体（VII）のＵＶスペクトルで得られ
た等吸収点である３３０ｎｍに設定した。ポリリジン誘
導体（VII）の蛍光スペクトルを図２に示す。蛍光極大
波長がｐHによって変化している。図３に蛍光極大波長
のｐH依存性を示した。一般に、蛍光分子近傍が極性環
境になると蛍光極大波長がレッドシフトすることが知ら
れており、この場合、ボロン酸がアニオン化によるもの
か、ポリリジン誘導体（VII）の構造変化によるものか
は、今のところわからないが、高ｐH領域においてダン
シル基近傍の極性が大きくなっているものと思われる。

【００４０】（１）単糖の添加 単糖としてＤ−フルクトースおよびＤ−グルコースを用
いて、上記手順に従いサンプルを調製、蛍光スペクトル
を測定した。図４に、蛍光極大強度のｐＨ依存性を示
す。最大蛍光強度を与えるｐＨは、糖無添加の場合は
９．３であるが、Ｄ−フルクトースおよびＤ−グルコー
スを添加すると、それぞれ、７．０および７．７となり
低ｐＨにシフトした。

【００４１】（２）オリゴ糖の添加 次に、オリゴ糖として、糖鎖長の異なるラミナリオリゴ
糖（ニ糖、三糖、六糖）を用いて、上記手順に従いサン
プルを調製、蛍光スペクトルを測定した。光極大強度の
ｐＨ依存性は、ｐＨ７より低いｐＨ領域では、糖鎖長に
よる蛍光強度への影響は小さいが、ｐＨ７より高いｐＨ
領域では、糖鎖長が長くなるほど、高ｐＨ領域における
蛍光強度の減少量が小さくなった。

【００４２】実施例３：蛍光偏光度の測定 実施例２で調製した糖無添加サンプルおよび単糖添加サ
ンプルについて蛍光偏光度のｐＨ依存性を測定した。測
定は２５℃で行った。いずれの場合も、ｐＨが高くなる
ほど、蛍光偏光が解消され、ヘリックス構造がくずれ、
ダンシル基の回転運動性が増すことが推測される。ま
た、糖が存在している場合、ポリリジン誘導体（VII）
単独の場合より偏光解消度は小さくなった。これは、糖
とポリリジン誘導体（VII）が結合することにより、ダ
ンシル基の運動が抑制されているためであると思われ
る。

【００４３】比較例：リジン誘導体の蛍光スペクトル測
定 上述したような蛍光強度変化がポリリジン誘導体（VI
I）のコンフォメーションを反映しているものかどうか
を見るためにリジン誘導体〔前記式（VIII）の化合物〕
についても蛍光を測定した。

【００４４】〔サンプルの調製〕（１）糖無添加サンプル リジン誘導体（VIII）が０．１０ｍMとなるＮａＯＨ水
溶液（０．０１Ｎ）を調製、４００μｌを３．６ｍｌに
投入した。炭酸バッファー（０．０２５ｍＭＮａ_２ＣＯ
_３、０．０２５ｍＭ ＮａＨＣＯ_３）４００μｌを加
え、さらに少量のＨＣｌまたはＮａＯＨでｐＨを調製
し、試料とした。この時のリジン誘導体（VIII）の濃度
は０．００９ｍMとなる。

【００４５】（２）糖添加サンプル リジン誘導体（VIII）が０．１０ｍMとなるＮａＯＨ水
溶液（０．０１Ｎ）を調製、４００μｌを４００μｌの
６３０ｍＭの糖水溶液に打ち込んだ。水３．２ｍｌ、炭
酸バッファー（０．０２５ｍＭ Ｎａ_２ＣＯ_３、０．０
２５ｍＭ ＮａＨＣＯ_３）４００μｌを加え、さらに少
量のＨＣｌまたはＮａＯＨでｐＨを調製し、試料とし
た。この時の濃度は、〔リジン誘導体（VIII）〕＝０．
００９ｍM、〔糖〕＝５３ｍMとなる。

【００４６】〔蛍光スペクトルの測定〕サンプルは上記
の手順に従い、ポリリジン誘導体（VII）のＣＤまたは
蛍光スペクトル測定用サンプルとダンシル基の濃度が同
じになるように調製し、１ｃｍセルを使用、２５℃で励
起波長を３３０ｎｍとして蛍光スペクトルを測定した。

【００４７】リジン誘導体（VIII）の蛍光スペクトルを
図５に示す。この場合は、２の場合と異なり、ｐHによ
る蛍光極大波長のシフトは確認されなかった。

【００４８】図６はリジン誘導体（VIII）の蛍光極大波
長のｐH依存性を示したものである。低ｐH領域における
蛍光強度の低下は、ダンシルのプロトン化によるものと
思われる。また、ポリリジン誘導体（VII）の場合と異
なり、高ｐH領域において蛍光強度の低下は確認されな
かった。糖としてＤ−フルクトースおよびＤ−グルコー
スを添加した場合にも、この場合とまったく同様の結果
となった。

【００４９】実施例４：ＣＤスペクトルの測定 実施例１で合成したポリリジン誘導体（VII）につい
て、糖無添加および糖を添加した場合についてＣＤスペ
クトルを測定しコンフォメーション変化を調べた。〔サ
ンプルの調製〕（１）糖無添加サンプル ポリリジン誘導体（VII）が２．１２ｍMとなるＮａＯＨ
水溶液（０．０１Ｎ）を調製、２００μｌを水２ｍｌに
投入した。炭酸バッファー（０．０２５ｍＭＮａ_２ＣＯ
_３、０．０２５ｍＭ ＮａＨＣＯ_３）２００μｌを加
え、さらに少量のＨＣｌまたはＮａＯＨでｐＨを調製
し、ＣＤ測定用サンプルとした。この時のポリリジン誘
導体（VII）の濃度は０．１８ｍMとなる。

【００５０】（２）単糖添加サンプル ポリリジン誘導体（VII）が２．１２ｍMとなるＮａＯＨ
水溶液（０．０１Ｎ）を調製、２００μｌを水１．８ｍ
ｌに投入した。６３０ｍＭの単糖水溶液２００μｌ、炭
酸バッファー（０．０２５ｍＭ Ｎａ_２ＣＯ_３、０．０
２５ｍＭ ＮａＨＣＯ_３）２００μｌを加え、さらに少
量のＨＣｌまたはＮａＯＨでｐＨを調製し、ＣＤ測定用
サンプルとした。この時の濃度は、〔ポリリジン誘導体
（VII）〕＝０．１８ｍM、〔糖〕＝５３ｍMとなる。

【００５１】（３）オリゴ糖添加サンプル ポリリジン誘導体（VII）が２．１２ｍMとなるＮａＯＨ
水溶液（０．０１Ｎ）を調製、２００μｌを水１．８ｍ
ｌに投入した。６３０unit ｍMのオリゴ糖水溶液２０
０μｌ、炭酸バッファー（０．０２５ｍＭ Ｎａ_２ＣＯ
_３、０．０２５ｍＭ ＮａＨＣＯ_３）２００μｌを加
え、さらに少量のＨＣｌまたはＮａＯＨでｐＨを調製
し、ＣＤ測定用サンプルとした。この時の濃度は、〔ポ
リリジン誘導体（VII）〕＝０．１８ｍM、〔糖〕＝５３
ｍMとなる。

【００５２】〔ＣＤスペクトルの測定〕ＣＤスペクトル
は１ｃｍセルを使用し、２５℃で測定した。得られたＣ
Ｄスペクトルの[θ]₂₀₈の値から次式を用いてαヘリッ
クスの含有量（Ｘ_Ｈ）を概算した。 Ｘ_Ｈ＝−{[θ]₂₀₈＋4000／29000}

【００５３】（１）単糖の添加 単糖としてＤ−フルクトースおよびＤ−グルコースを用
いて、上記手順に従いサンプルを調製、ＣＤスペクトル
を測定し、ｐＨ依存性を調べた。[θ]₂₀₈の値に基づき
最大αヘリックス含有量を与えるｐＨとそのときのαヘ
リックス含有量を表１に示す。表１には既述の実施例２
で求められた最大蛍光強度を与えるｐＨをあわせて示し
ている。

【００５４】

【表１】

【００５５】表１に示されるように、ポリリジン誘導体
（VII）単独の場合、最大ヘリックス含有量を与えるｐH
より１小さいｐH９．３の時に蛍光強度は最大となって
おり、また、糖添加により、その最大値を与えるｐHは
低領域側にシフトし、それぞれ、最大ヘリックス含量を
与えるｐHよりも約１小さくなった。このように、最大
ヘリックス含有量を与えるｐHと最大蛍光強度を与える
ｐHは、完全には一致していないが、相対的な大きさに
ついては相関が見られ、蛍光強度は側鎖の電荷とダンシ
ル基の連動性により決定されると思われる。

【００５６】（２）オリゴ糖の添加 次に、オリゴ糖として、ラミナリオリゴ糖（ニ糖、三
糖、六糖）を用いて、上記手順に従いサンプルを調製、
ＣＤスペクトルを測定し、[θ]₂₀₈のｐＨ依存性を調べ
た。その結果、鎖長が長くなるほど、より広いｐＨ領域
でポリリジン誘導体（VII）のαヘリックスが安定化さ
れていることが認められた。六糖を添加した場合には、
低ｐH域（ｐH５）においてもポリリジン誘導体（VII）
はαヘリックス構造を維持していた。また、鎖長が長く
なるほど、αヘリックス含有量が減少していた。

【００５７】次に、構造の異なる六糖（ラミナリヘキサ
オース、セロヘキサオース、イソマルトヘキサオース）
を用いて上記手順に従いサンプルを調製、ＣＤを測定
し、同様にポリリジン誘導体（VII）の[θ]₂₀₈のｐＨ依
存性を調べたところ、糖の構造の違いによるαヘリック
ス含有量、最大αヘリックス含有量を与えるｐH値は、
単糖の場合と比べて大きな違いは見られなかった。

【００５８】

【発明の効果】上述したように、本発明の発蛍光性ポリ
アミノ酸誘導体は、容易に合成することができ、水溶液
中において糖の存在やｐHなどの環境の変化に応じて異
なる蛍光を発するという特異な性質を有する。したがっ
て、本発明のポリアミノ酸誘導体は、新しいタイプの機
能性高分子として、生化学、医学、薬学などにおいて糖
の関与する生物活性や生化学的活性を調べる試薬などと
して有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のポリアミノ酸誘導体の１例であるポリ
リジン誘導体を合成する反応スキームを概示する。

【図２】本発明に従うポリリジン誘導体の蛍光スペクト
ルを示す。

【図３】本発明に従うポリリジン誘導体の蛍光極大波長
のｐH依存性を示す。

【図４】本発明に従うポリリジン誘導体の蛍光極大強度
のｐH依存性を示す。

【図５】比較用化合物としてリジン誘導体の蛍光スペク
トルを示す。

【図６】比較用化合物としてリジン誘導体の蛍光極大波
長のｐH依存性を示す。

フロントページの続き (72)発明者 新海 征治 福岡県福岡市東区三苫２−13−17 Ｆターム(参考） 4H045 AA10 BA70 EA50

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリペプチド結合を形成するアミノ基と
   カルボキシル基以外に側鎖に水酸基、カルボキシル基ま
   たはアミノ基から成る反応性官能基を有するアミノ酸を
   構成単位とし、前記アミノ酸側鎖の反応性官能基を介し
   て、下記の式（Ｉ）で表わされるフェニルボロン酸基
   と、発蛍光性の官能基または原子団とが結合されている
   ことを特徴とするポリアミノ酸誘導体。 【化１】 〔式（Ｉ）において、ｎは０から５の整数を表わし、Ｒ
   は、前記アミノ酸側鎖の反応性官能基が水酸基のときは
   下記（Ａ）に示される原子団のうちの１つ、カルボキシ
   ル基のときは下記（Ｂ）に示される原子団のうちの１
   つ、アミノ基のときは下記（Ｃ）に示される原子団の１
   つを表す。〕 【化２】 【化３】 【化４】
2. 【請求項２】 発蛍光性の官能基または原子団が下記の
   式（II）、（III）、（IV）または（Ｖ）から選ばれる
   蛍光性物質を前記アミノ酸側鎖の反応性官能基に反応さ
   せたものであることを特徴とする請求項１のポリアミノ
   酸誘導体。 【化５】 【化６】 【化７】 【化８】 〔式（II）、（III）、（IV）または（Ｖ）において、
   Ｘはカルボン酸基、スルホン酸基、イソシアネート基、
   チオイソシアネート基またはエポキシ基を表わし、ま
   た、Ｒ_１およびＲ_２は、それぞれ独立して、−Ｎ（ＣＨ
   _３）_２、−ＯＨ、−ＮＯ_２、アルキル基、ハロゲン原子
   または−Ｈを表わす。〕
3. 【請求項３】 アミノ酸がリジンであり、発蛍光性官能
   基がダンシルであることを特徴とする請求項２のポリア
   ミノ酸誘導体。
4. 【請求項４】 フェニルボロン酸基と発蛍光性官能基ま
   たは原子団とのモル比が、５０／５０から９９／１の範
   囲にあることを特徴とする請求項１から請求項３のいず
   れかのポリアミノ酸誘導体。