ポリリジン
ε-ポリリジン
ε-ポリリジンの骨格式
ε-ポリリジンの骨格式
名前
IUPAC名
ポリ[イミノ[(2S ) -2-アミノ-1-オキソ-1,6-ヘキサンジイル
識別子
  • 25104-18-1 チェックはい
ケムスパイダー
  • なし
ユニイ
  • 0A1V8JTU2M チェックはい
プロパティ
（C 6 H 12 N 2 O）n
モル質量 可変
4700 g/mol （重合度＝30）
融点 142.2 °C (288.0 °F; 415.3 K)
可溶性
塩基度（p K b） 5
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
☒北 検証する （何ですか  ？） チェックはい☒北
化合物

ポリリジンは、立体化学（D/L体；天然型はL体であり、通常はL体と想定される）および結合位置（α/ε）が異なる 複数の種類のリジン ホモポリマーを指します。これらのうち、ε-ポリ-L-リジンのみが天然に生成されます。

化学構造

前駆体アミノ酸であるリジンは、 α炭素とε炭素にそれぞれ1つずつ、計2つのアミノ基を有しています。どちらのアミノ基も重合反応の起点となり、α-ポリリジンまたはε-ポリリジンとなります。ポリリジンは、カチオン性ポリマー群に属するホモポリペプチドです。pH 7において、ポリリジンは正に帯電した親水性アミノ基 を有します。

α-ポリリジンの構造

α-ポリリジンは合成ポリマーであり、L-リジンまたはD-リジンのいずれかから構成されます。「L」と「D」はリジンの中心炭素におけるキラリティーを表します。その結果、それぞれポリ-L-リジン（PLL）とポリ-D-リジン（PDL）が生成されます。[1]

ε-ポリリジン（ε-ポリ-L-リジン、EPL）は、通常、約25～30個のL-リジン残基からなるホモポリペプチドとして生成されます。[2]研究によると、ε-ポリリジンは細菌の細胞表面に静電吸着し、続いて外膜が剥離します。これは最終的に細胞質の異常な分布につながり、細菌発酵によって生成される細菌細胞に損傷を与えます[3] 。ε-ポリ-L-リジンは、食品の天然保存料として使用されています。

ポリリジンのリスト
! L D 混合
α ポリ-L-リジン（PLL）コーティング ポリ-D-リジン（PDL）コーティング 合成、応用なし
ε ε-ポリリジン、EPL — 天然抗菌剤 前代未聞
混合 樹状/分岐ポリリジン - RNA送達のために研究されている[4] 前代未聞

生産

ポリリジンの自然発酵による生産は、ストレプトマイセス属の細菌株でのみ観察されています。 ストレプトマイセス・アルブルスは科学研究で最もよく用いられており、ε-ポリリジンの商業生産にも使用されています。

α-ポリリジンは、基本的な重縮合反応によって合成される。[5]

歴史

ε-ポリリジンの自然発酵による生産は、1977年に研究者の島正治氏と酒井平一氏によって初めて報告されました。[2] 1980年代後半以降、ε-ポリリジンは厚生労働省により食品保存料として認可されています。2004年1月には、米国においてε-ポリリジンが一般的に安全であると認められる（GRAS）認証を取得しました。 [6]

ε-ポリリジン

食品中

ε-ポリリジンは、日本、韓国、そして米国で販売される輸入品において、食品保存料として商業的に使用されています。ポリリジンを含む食品は主に日本で見られます。ポリリジンは、ご飯、野菜炒め、スープ、麺類、魚の切り身（寿司）などの食品に広く使用されています。[7]

文献研究では、ε-ポリリジンが酵母、真菌、グラム陽性菌、グラム陰性菌に対して抗菌効果があることが報告されている。[8]

ポリリジンは、粉末でも液体でも、淡黄色の外観をしており、味はわずかに苦いです。

α-ポリリジン

組織培養において

α-ポリリジンは、細胞接着性を向上させる接着因子として、組織培養器具のコーティングに広く使用されています。この現象は、正に帯電したポリマーと負に帯電した細胞またはタンパク質との相互作用に基づいています。ポリ-L-リジン（PLL）前駆体アミノ酸は天然に存在するのに対し、ポリ-D-リジン（PDL）前駆体は人工的に生成されます。そのため、後者は酵素分解に耐性があり、細胞接着を長期化させる可能性があると考えられています。[9]

薬物送達におけるポリリジン

ポリリジンは高い正電荷密度を示し、負に帯電した高分子と可溶性複合体を形成できる。[10]ポリリジンホモポリマーまたはブロックコポリマーは、DNA [11]およびタンパク質[12]の送達に広く使用されている。また、ポリリジンベースのナノ粒子は、新たに形成された血栓に組み込まれることで、脳卒中後の血管の損傷部位に受動的に蓄積することが示されており、[13]血管損傷後の損傷部位に治療薬を特異的に送達する新しい方法を提供している。

化学修飾

2010年には、EPLとオクテニルコハク酸無水物（OSA）を反応させることで、疎水修飾されたε-ポリリジンが合成された。 [14] OSA-g-EPLのガラス転移温度はEPLよりも低いことがわかった。水中でポリマーミセルを形成し、水の表面張力を低下させることから、両親媒性であることが確認された。OSA-g-EPLの抗菌活性も調べられ、大腸菌O157:H7に対するOSA-g-EPLの最小発育阻止濃度はEPLと同じであった。したがって、修飾EPLは二機能性分子となる可能性があり、水不溶性薬物のカプセル化における界面活性剤や乳化剤として、あるいは抗菌剤として使用できる可能性がある。

参考文献

  1. ^ Sitterley, G. (2008). ポリ-L-リジン細胞接着プロトコル. BioFiles, 3(8), 12.
  2. ^ ab Shima, S. and Sakai H. (1977). 「ストレプトマイセスによるポリリジンの生産」.農業生物化学. 41 (9): 1807– 1809. doi : 10.1271/bbb1961.41.1807 .
  3. ^ Shima, S.; et al. (1984). 「ε-ポリ-L-リジンの抗菌作用」. Journal of Antibiotics . 37 (11): 1449– 1455. doi : 10.7164/antibiotics.37.1449 . PMID  6392269.
  4. ^ Eom, KD; Park, SM; Tran, HD; Kim, MS; Yu, RN; Yoo, H. (2007). 「アンチセンスオリゴヌクレオチド送達剤としての樹状α,ε-ポリ(L-リジン)」.製薬研究. 24 (8): 1581– 1589. doi :10.1007/s11095-006-9231-y. PMID  17373579. S2CID  43190567.
  5. ^ 「ポリ-L-リジンとポリ-D-リジン | アラマンダポリマー - 優れた設計のポリアミノ酸」。
  6. ^ GRAS通知番号 GRN 000135 2008年5月11日アーカイブ、Wayback Machine
  7. ^ Hiraki, J.; et al. (2003). 「ADME試験を用いた食品保存料としてのε-ポリリジンの安全性確認」Regulatory Toxicology and Pharmacology 37 ( 2): 328– 340. doi :10.1016/S0273-2300(03)00029-1. PMID  12726761.
  8. ^ 平木 淳 (1995). 「ε-ポリリジンの基礎および応用研究」.抗菌抗真菌剤ジャーナル. 23 : 349–354 .
  9. ^ Mazia, D.; et al. (1975). 「ポリリジンでコーティングした表面への細胞接着．電子顕微鏡への応用」. The Journal of Cell Biology . 66 (1): 198– 200. doi :10.1083/jcb.66.1.198. PMC 2109515. PMID 1095595  . 
  10. ^ Park, Tae Gwan; Jeong, Ji Hoon; Kim, Sung Wan (2006-07-07). 「ポリマー遺伝子送達システムの現状」. Advanced Drug Delivery Reviews . 58 (4): 467– 486. doi :10.1016/j.addr.2006.03.007. ISSN  0169-409X. PMID  16781003.
  11. ^ Kadlecova, Zuzana; Rajendra, Yashas; Matasci, Mattia; Baldi, Lucia; Hacker, David L.; Wurm, Florian M.; Klok, Harm-Anton (2013-08-10). 「ハイパーブランチポリリジンを用いたDNA送達：直鎖状および樹枝状ポリリジンとの比較研究」Journal of Controlled Release . 169 (3): 276– 288. doi :10.1016/j.jconrel.2013.01.019. ISSN  1873-4995. PMID  23379996.
  12. ^ Jiang, Yuhang; Arounleut, Phonepasong; Rheiner, Steven; Bae, Younsoo; Kabanov, Alexander V.; Milligan, Carol; Manickam, Devika S. (2016-06-10). 「毒性とMPS蓄積を低減したSOD1ナノザイム」. Journal of Controlled Release . 231 : 38– 49. doi :10.1016/j.jconrel.2016.02.038. ISSN  1873-4995. PMID  26928528.
  13. ^ Jiang, Yuhang; Brynskikh, Anna M.; S-Manickam, Devika; Kabanov, Alexander V. (2015-09-10). 「SOD1ナノザイムは脳血管系を局所的に保護することで虚血性脳を救済する」. Journal of Controlled Release . 213 : 36– 44. doi :10.1016/j.jconrel.2015.06.021. ISSN  1873-4995. PMC 4684498. PMID 26093094  . 
  14. ^ Yu ら、J. Agri Food Chem、2010 年 1 月 27 日;58(2):1290-5。
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