ポリグルタミン酸
ポリグルタミン酸
ガンマPGA
名称
系統的IUPAC名
ポリ[イミノ[1-カルボキシ-4-オキソ-1,4-ブタンジイル]]
識別子
  • 25736-27-0
ChemSpider
  • なし
特性
(C 5 H 7 NO 3 ) n
モル質量 可変
特に記載がない限り、データは標準状態（25℃ [77℉]、100kPa）における材料について示されています。
化合物

ポリグルタミン酸（PGA）は、アミノ酸であるグルタミン酸（GA）のポリマーです。個々のモノマーが結合する場所によって、PGAは、GAのアミノ基とGA側鎖末端のカルボキシル基の間にペプチド結合があるガンマPGA（ポリ-γ-グルタミン酸、γ-PGA）と、α-カルボキシル基がペプチド結合を形成するアルファPGAに分類されます。

ガンマPGAは細菌 発酵によって生成されます。日本の食品である納豆の主成分であり、幅広い用途があります。

アルファPGAは、薬物送達システムとして研究されてきました。

構造

PGAの両方の形態はペプチド結合によって結合しています。グルタミン酸はキラル中心を持っているため、どちらの形態のPGAもL-グルタミン酸、D-グルタミン酸、または両方の混合物から作ることができます。実用的には、アルファPGAは主にL-グルタミン酸で構成されていますが[1]、ガンマPGAは両方の混合物である傾向があります[2] 。

特性

ガンマPGAは非免疫原性で生分解性です。[2]熱水中で加水分解されます。[3]

どちらの形態も両親媒性で水溶性であり、負に帯電しています。[1] [2]

合成

ガンマPGAは工業的に発酵によって製造されます。生合成プロセスは、L-グルタミン酸をD-グルタミン酸に変換するRacEによるラセマー化から始まります。その後、オペロン上の一連の遺伝子が分子を組み立て、細菌細胞から排出します。[2]

アルファPGAは、開環重合反応を用いた化学合成によって工業的に製造されています。[1]

発生

ガンマPGAは、多くのバチルス属によって生成されます。最もよく知られている供給源は納豆で、枯草菌によって生成されます。[4]また、炭疽菌の莢膜の重要な成分でもあり、細菌を免疫系から隠し、無制限に増殖できるようにします。[5]

用途

ガンマPGAは、食品（潜在的な増粘剤）、医薬品（前臨床） [6] [7] 、 薬用化粧品[8]、水処理[9]に使用されています

アルファPGAは、抗がん剤パクリタキセルの送達補助剤として、パクリタキセルポリグルメクス[10]の一般名で使用されています。[11] 1型糖尿病の治療への応用と、エイズワクチンの製造における潜在的な利用に関する研究が進行中です。[要出典]

水処理

ガンマPGA、硫酸カルシウム、炭酸カルシウムの混合物をベースとした「ポリグルPGα21Ca」水凝集剤[12]は、国際移住機関によって難民の水処理に使用されています。[13]

精密ろ過膜の細孔表面に共有結合したG-PGAは、非常に高い重金属吸着能を示した。[14] G-PGAは、適切な低圧限外ろ過技術により、水から鉛イオンの99.8%を結合し、効率的に除去することがわかった。[15] [全文引用が必要]

参考文献

  1. ^ abc Zhang, Y; Song, W; Lu, Y; Xu, Y; Wang, C; Yu, DG; Kim, I (2022年4月25日). 「薬物送達のためのポリ（α-L-グルタミン酸）ベースのナノマテリアルの最近の進歩」. Biomolecules . 12 (5): 636. doi : 10.3390/biom12050636 . PMC  9138577. PMID  35625562 .
  2. ^ abcd Li, D; Hou, L; Gao, Y; Tian, Z; Fan, B; Wang, F; Li, S (2022年3月2日). 「ポリ-γ-グルタミン酸の微生物合成における最近の進歩：レビュー」. Foods . 11 ( 5). doi : 10.3390/foods11050739 . PMC 8909396. PMID  35267372 
  3. ^ Goto, A.; Kunioka, M. (1992). 「Bacillus subtilis IF03335からのポリ(γ-グルタミン酸)の生合成と加水分解」. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry . 56 (7): 1031–1035 . doi : 10.1271 /bbb.56.1031 . PMID  27286372.
  4. ^ Johnson, Leah C.; Akinmola, Adekunle Titus; Scholz, Carmen (2022年3月). 「ポリ(グルタミン酸): 納豆から薬物送達システムまで」. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology . 40 102292. doi : 10.1016/j.bcab.2022.102292. S2CID  246628249
  5. ^ Jang, J; Cho, M; Chun, JH; Cho, MH; Park, J; Oh, HB; Yoo, CK; Rhie, GE (2011年9月). 「炭疽菌のポリ-γ-D-グルタミン酸莢膜は致死毒素の活性を高める」.感染と免疫. 79 (9): 3846–54 . doi :10.1128/IAI.01145-10 . PMC 3165481. PMID  21690241 
  6. ^ チェ・ジェチョル、宇山 宏、ソン・チョルフーン・リー、ムン・ヒ (2015年6月28日). 「超高分子量ポリγ-グルタミン酸の創傷治癒促進効果」. Journal of Microbiology and Biotechnology . 25 (6): 941–945 . doi : 10.4014/jmb.1412.12083 . PMID  25791849
  7. ^ Lee, Na-Ri; Go, Tae-Hun; Lee, Sang-Mee; Jeong, Seong-Yun; Park, Geun-Tae; Hong, Chang-Oh; Son, Hong-Joo (2014-04-21). 「Bacillus subtilis D7株が産生するポリ-γ-グルタミン酸の新たな機能特性のin vitro評価」. Saudi Journal of Biological Sciences . 21 (2): 153– 158. doi :10.1016/j.sjbs.2013.09.004. ISSN  1319-562X. PMC 3942858. PMID 24600308  . 
  8. ^ Eroglu, I. (2022年3月12日). 「スキンケアにおけるポリグルタミン酸の解説」. Ejollify . 2022年4月12日閲覧.
  9. ^ 安全な飲料水を世界に
  10. ^ C. Li; DF Yu; A. Newman; F. Cabral; C. Stephens; NR Hunter; L. Milas; S. Wallace (1998). 「新規水溶性ポリ(L-グルタミン酸)-パクリタキセル複合体を用いた定着腫瘍の完全退縮」(PDF) . Cancer Research . 58 (11): 2404–2409 . PMID  9622081
  11. ^ Singer, JW (2005年12月5日). 「パクリタキセルポリグルメクス（XYOTAX, CT-2103）：高分子タキサン」. Journal of Controlled Release . 109 ( 1–3 ): 120–6 . doi :10.1016/j.jconrel.2005.09.033. PMID  16297482.
  12. ^ 柳橋智一、小林元善、大森啓介 (2019年8月22日). 「ポリ-γ-グルタミン酸凝集剤の超微粒子セメント懸濁液の凝集沈殿処理への応用」. Water . 11 (9): 1748. doi : 10.3390/ w11091748 hdl：2241/00161157。食品由来のアミノ酸系ポリ​​マー、すなわちPGAF（PGα21Ca、日本ポリグル株式会社、大阪、日本）を凝集剤として使用しました。図3はPGα21Caの外観を示しています。PGα21Caは、枯草菌[7]から得られるアミノ酸であるγ-PGAからなる天然ポリマーです。PGα21Caは、平均分子量10の架橋γ-PGAと、硫酸カルシウムや炭酸カルシウム水和物などの天然ミネラルで構成されています。
  13. ^ 「国連移住機関と日本、シエラレオネに新浄水施設を移管」国際移住機関
  14. ^ Bhattacharyya, D (1998年4月). 「高容量での重金属吸着のための新規ポリグルタミン酸官能化精密濾過膜」Journal of Membrane Science . 141 (1): 121– 135. doi :10.1016/S0376-7388(97)00301-3.
  15. ^ Inbaraj et al. (2006)
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