材料科学：クリック官能基を持つペプチドバンドルで作られ、組織化と剛性が制御されたポリマー

生体分子の操作は、高機能で高性能のソフトマテリアルの設計において重要な概念となっている。生体分子は、（例えば酵素基質や接着リガンドの）化学認識、（ペプチド、タンパク質または核酸からなる）精巧なナノ構造体、（絹のような強さ、剛性、粘弾性、弾力性といった）独特な機械的特性を含めて、さまざまな機能や構造を示す。今回我々は、コンピューターによる物理的（非共有結合的）相互作用の設計と、経路に依存する階層的「クリック」共有結合的組織化を組み合わせて、ハイブリッド合成ペプチド系ポリマーを作製した。このポリマーのナノメートルスケールのモノマー単位は、低分子量ペプチドのホモ四量体αヘリックスバンドルである。こうしたバンドル化されたモノマー、すなわち「バンドルマー」を設計することで、化学的官能基の安定性、サイズ、空間的提示を完全に制御できる。バンドルはタンパク質様構造をとるため、異なるバンドルマーの末端同士の共有結合を精密に配置でき、その結果、剛直なロッド、半屈曲性の鎖やねじれた鎖、熱応答性ヒドロゲルネットワークなど、制御可能な興味深い物理的特性を持つポリマーが得られる。鎖の剛性は、バンドルマー間の結合だけを変えることで制御できる。さらに我々は、バンドルマー周辺のアミノ酸配列を制御することによって、非天然の「クリック」化学的官能基を含め、特定のアミノ酸側鎖を用いて各構成成分を共役させて所望のパターンにし、多種多様なハイブリッドナノ材料の作製を可能にした。

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