JPH03500545A - タンパク質系におけるエントロピー駆動力の発生及びそれを用いる分子機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

タンパク質系におけるエントロピー駆動力の発生及びそれを用いる分子機械 返血分立 本発明は、温度の関数及び特にエラストマーの疎水性の関数として制御可能な弾 性力の発生を示すバイオエラストマーを用いるバイオエラストマー分子機械に関 する。 宜見艮土 血管壁の結合組織は２種類の主たるタイプのタンパク質により構成される。一般 に結合組織の主たる蛋白質性成分であるコラーゲンは該組織に強度を付与する構 造要素を構成する。 しかしながら、大動脈弓（ａｏｒｔｉｃ　ａｒｃｈ）及び下行胸部動脈（ｄｅｓ ｃｅｎｄｉｎｇ　ｔｈｏｒａｃｉｃ　ａａｒｔａ）のごとき弾力性の要求が大き い場合、コラーゲンの２倍多くのエラスチンが存在する。血管壁、そして特にそ の内部弾性層においては、コラーゲンがトロボエラスチンとして知られる異るタ イプのタンパク質から形成された天然弾性繊維と会合している。弛緩した血管壁 においては、コラーゲン繊維は折りたたまれ又は縮められている傾向があり、そ してこの弾性繊維は収縮した状態にある。 膨張又は伸長の際、この弾性繊維は伸び、そしてその伸長限界に達する前にこの コラーゲン繊維は負荷を支持する緊張状態となる。負荷が減少する場合、その弾 性繊維は壁をそのもとの寸法にもどし、そしてコラーゲン繊維はおりたたまれた 状態にもどる。 上記のことは実験的に証明することができ、例えば、無傷の靭帯のコラーゲン成 分が生体外で酵素コラ−ゲナーゼにより除去されれば、得られる張力−伸長関係 が明瞭に示すところによれば、弾性成分であるエラスチンが主として、無傷の靭 帯の最初の高い応答を担当する。これに対して、酵素エラスターゼによるエラス チンの除去によりコラーゲンが残り、このコラーゲンは靭帯の応答の最終部分の みを担当する。 Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｏｒｙ　Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃｓ、Ｆ、Ｒ，Ｈｕｌｌｅｔｔ　 ら（Ｈａｌｓｔｅｄ　Ｐｒｅｓｓ。 １９７７　）を参照のこと。 現在入手可能な合成血管材料、例えばダクロン（Ｄａｃｒｏｎ＞は天然結合組織 とは次の点において非常に異る。すなわち、合成組織は折たたまれたコラーゲン に類億する構造を提供すると見ることができるが、しかしその中には真の弾性成 分が存在しない。 血管壁、皮膚、肺及び靭帯の弾性繊維の中心部分はトロボエラスチン（ｔｒｏｐ ｏｅｌａｓｔｉｎ）と呼ばれる単一タンパク質に由来する。生物弾性繊維の真の 弾性成分であるエラスチンは単一タンパク質から構成されており、そしてトロポ エラスチンのりシン残基の架橋により形成されている。エラスチンの配列は、ア ラニンに冨むリジン含有架橋配列とグリシンに冨む疎水性配列とが交互に存在す る連続配置として記載することができる。エラスチン配列の８０％以上が知られ ており、そして血管壁トロボエラスチンは反復へキサペプチド（Ａｌａ−Ｐｒｏ 　−Ｇｌｙ−Ｖａｌ　−Ｇｌｙ−Ｖａｌ）、、、反復ペンタペプチド（Ｖａｌ− Ｐｒｏ−ＧｌｙＶａｌ　Ｇｌｙ）、　、及び反復テトラペプチド（Ｖａｌ　−Ｐ ｒｏ−Ｇｌｙ　−６１のヵを含有しており、ここでＡｌａ、　Ｐｒｏ、　Ｖａｌ 及びｃｌｙはそれぞれアラニン、プロリン、バリン及びグリシン・アミノ酸残基 を示す、これらの残基はまた、それぞれＡ、Ｐ、Ｖ及びＧとして表わすこともで き、アミノ酸は通常の３文字表記又は１文字省略表記のいずれによっても表わす ことができる。 例えば、Ｏｒ　ａｎｉｃ　Ｃｈｅａ＋１ｓｔｒ　ｏｆ　Ｂｉｏｌｏ　１ｃａｌ　 Ｃｏｉ　ｏｕｎｄｓ＋　５６−５８頁（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ、１９７１ ）を参照のこと。さらに、コノ明細書においては、すべてのペプチドの表示はＮ ｌ２−末端アミノ酸残基を式の左に記載しそしてＣｏｏ）！−末端アミノ酸残基 を式の右に記載するという標準的方法に従う。さらに、とくにことわらない限り 、光学的に不活性なグリシンを除きすべてのアミノ酸はＬ−配置を有するもので ある。 トロボエラスチン架橋の近傍のアミノ酸の性質も知られている。さらに、ヘキサ ペプチドの高ポリマーが合成されており、そしてセロファン様シートを形成する ことが見出された。 従って、この観点及び水中での温度の上昇の際のその非可逆的会合の観点から、 前記へキサペプチドは天然材料の構造的役割を提供すると考えられる。他方、ペ ンタペプチドの及びテトラペプチドの合成高ポリマーは、加橋された場合に弾性 を有し、そして弾性繊維の機能的役割に寄与する能力を有することが見出されて いる。事実、化学的に架橋されたポリペンタペプチドは、その水含量及び架橋の 程度に依存して、天然の動脈エラスチンと同じ弾性率を示すことができる。 さらに最近、前記のペンタペプチド配列に基く合成ポリペンタペプチドがＵｒｒ ｙ及び０ｋａｎ＋ｏｔｏの米国特許Ｎ（Ｌ４．１８７，８５２に開示されそして 特許が請求されている。さらに、弾性ポリペンタペプチド又はポリテトラペプチ ドと強化繊維とに基礎を置く複合生物弾性材料がＵｒｒｙの米国特許Ｎα４，４ ７４．８５１中に開示されそして特許が請求されている。さらに、ポリペンタペ プチド中の第三アミノ酸を逆の対掌性（ｃｈｉｒａｌｉｔｙ）を有する開示され そして特許が請求されており、そして酵素的に架橋されたポリペプチドが米国特 許ＮＣＬ４．５８９．８８２に開示され、そして特許が請求されている。さらに 、米国特許Ｎα４，６０５．４１３は走化性（ｃｈｅｍｏｔａｃｔｉｃ）ペプチ ドに向けられており、他方、第二〇走化性ペプチドに向けられた米国特許出願Ｎ α７９３．２２５が係属中である。さらに、弾性率の調節のためのセグメント化 されたポリペプチドバイオエラストマーに向けられた米国特許出願Ｎｆ１８５３ ．２１２が係属中である。 さらに、種々の弾性ポリテトラペプチド及びポリペンタペプチドの温度関連力及 び構造依存性を記載する米国出＠Ｎα９００．８９５が係属中である。その出願 において、本発明者らは上記のポリペプチドが温度の関数として変化し得る弾性 方依存性を示すことを開示した。特に、本発明者らは、ポリペプチドの反復四量 体ユニット又は三量体ユニットの構造を変えることによってエラストマーが弾性 力を示す温度範囲に影響を与えることができることを見出した。 しかしながら、これらのポリペプチドについて弾性力の出現又は上昇を温度の関 数として誘導することが現在可能であるとしても、系の温度の変更に訴えること なく弾性力の出願又は上昇を行うことができれば非常に好ましいことである。 さらに、非常に制御可能なそして可逆的な態様で弾性力の出現又は上昇を行うこ とができれば非常に好ましいことである。 λ更災監！ 従って、本発明の１つの目的は、温度の関数として又は弾性ポリマーの反復四量 体又は三量体ユニットの疎水性の関数として弾性力の出現又は上昇を示す弾性ポ リマーを提供することである。 さらに、本発明の目的の１つは、温度の関数として又は弾性ポリマーの反復四量 体又は三量体ユニットの疎水性の関数として変化し得る弾性力の出現又は上昇を 示す弾性ポリマーの製造方法を提供することである。 さらに、本発明の１つの目的は、本発明のエラストマーの反転温度転移（ｉｎｖ ｅｒｓｅ’ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）を可逆的に変更し て弾性力の出現又は上昇を「オン」及び「オフ」するための方法を提供すること である。 さらに、本発明の目的の１つは、一般的に、種々の機能を行うために本発明のエ ラストマーを用いる分子機械（ｒｒ＋ｏ１ｅｃｕ］ａｒｍａｃｈｉｎａ）を提供 することである。 これらの及び本発明の他の目的は後記のバイオエラストマーを提供することによ りさらに明らかになるであろう。このバイオエラストマーはテトラペプチドを含 有するエラストマーユニット、ペンタペプチドを含有するエラストマーユニット 、並びにヘキサペプチド反復単位及びその混合物により修飾されたそのユニット を含有し、該反復ユニットは疎水性アミノ酸残基及びグリシン残基から成る群か ら選択されたアミノ酸残基を含有し、ここで該反復ユニットはβ−ターンを有す るコンホーメークジン中に存在し、これは次の式：％式％ で表わされるポリペプチドユニットを含有し、この式中、工はＬ−イソロイシン のペプチド形成残基であり；ＰはＬ−プロリンのペプチド形成残基であり；Ｇは グリシンのペプチド形成残基であり；■はＬ−バリンのペプチド形成残基であり ；そしてＸｌはＰＧＶＧ、　ＧＶＧ、、　ＶＧ、　Ｇ又は共を結合であり；Ｙｌ 　はＩＰＧＶ、　ＩＰＧ、　ＩＰ、　Ｉ又は共有結合であり；そしてｎは１〜約 ５．０００の整数であるか又はｎはＯであり；但し、ＸＩ及びＹｌは一緒になっ て、バイオエラストマーの弾性力の出現又は上昇を所定の温度に調製するのに十 分な温度において反復ペンタペプチドユニットを構成する。 ４、

【図面の簡単な説明】

鳳上皿 Ａ、　Ｉｌｅ’−ＰＰＰ及びＢ、ＰＰＰに関する、ジメチルスルホキシド中の２ ５ＭＨｚに於けるＣ”ＮＭＲスペクトル。これらのスペクトルは、Ｉｌｅ’によ るＶａｌ’の置換を示す。特に高磁場（ｕｐｆｉｅｌｄ）　領域に於いて、イソ ロイシンのＣ１ｌ、共鳴及びＣＨ，共鳴による−っのバリン残基のβ炭素及びγ 炭素共鳴の置換が明らかである。異物ピークの欠如は、純度の良好なレベルを示 し、その他の４個の残基の同様の化学シフトはこの溶媒中の同様の配座を示す。 １１区 Ａ、約８°Ｃに於ける凝集の開始及び９°Ｃに於ける中間点を有するための濃度 の上限を示すＩｌｅ’−ＰＰＰに関するコアセルベーションの温度分布。希釈す ると、分布は一層高温にシフトする。エラスチンのポリペンタペプチド（ＰＰＰ ）の分布が、破線曲線として比較のために示される。ＣＨ，基の付加は、コアセ ルベーション法に関して一層低温に１６°Ｃだけシフトを生じる。 Ｂ、実線曲線として示される、ｌｄ当り０．０２５■のＩｌｅ’　−ＰＰＰに関 する１９７ｎｍに於ける楕円率データ、負の１９７ｒ＋＋＋＋バンドの強度の減 少は、温度を上昇する際の分子内秩序の増大、即ち反転温度転移を示す。破線曲 線は１−当り２．３■のＰＰＰに関する同様のデータである。Ｉｌｅ’によるＶ ａｌ’の置換は、その転移を１５°Ｃ以上低温にシフトする。 Ｃ０実線曲線として示される、２０メガラドＴ−線照射によす架橋されたＩｌｅ ’−ＰＰＰコアセルベートに関する熱弾性データ（弾性力の温度依存性）。上記 のＡ及びＢに特徴的な転移と相関関係がある弾性力の著しい増加がある。２０メ カラドで架橋されたコアセルベートに関する同様のデータが、破線曲線として右 側の縦座標にプロットされる。目盛の相違は、架橋１１ｅ’−ＰＰＰに関して一 層小さい断面積及び４０％の伸びのためであり、一方一層大きい断面積及び６０ ％の伸びが架橋ｐｐｐに関して使用された。弾性率は二つのエラストマーに関し て同様である。部分Ａ、Ｂ及びＣのデータを比較すると・Ｖａｌに対してＩｌｅ の増大された疎水性は、反転温度転移を一層低温で起こさせること、及び弾性力 発生が増大された分子内秩序の結果として起こることが明らかである。 里主区 第２Ｂ図に見られる転移の前の２°Ｃ（曲線ａ）に於ける、且つ転移後の３５° Ｃ（曲線ｂ）に於ける、水ＩＩｄ当りの０．０２５■のＩｌｅ’−ＰＰＰに関す る円偏光二色性スペクトル。１９５ｎｍ付近の大きな負のバンドは減少されたポ リペンタペプチド秩序を示すので、温度を上昇する際の大きな負のバンドの減少 された強度は、温度を上昇する隙の増大された秩序を示す、高温に於けるスペク トル、は、型Ｕ−β回転形成を示す。比較のため、第２Ｃ図に示された転移の前 の１５°Ｃに於ける、及びその転移後の４７°Ｃに於ける、０．０２３■／ｄの ｐｐｐに関するデータが示される。Ｉｌｅ’−ＰＰＰ及びＰＰＰは同じ配座を存 することが明らかである。 第１型 エラスチンのポリペンタペプチド（ＰＰＰ）に関して提案された分子構造。 Ａ、環状配座相関の結晶構造により確認された型ｎ　Ｐｒｏ”　−Ｇｌｙ’β一 回転。 Ｂ、ＰＰＰβ−らせんの寸法を有するらせん構造の略図。 Ｃ０β一回転がらせんの回転の間のスペーサーとして作用することを示すＰＰＰ β−らせんの略図。 Ｄ、水のためのらせん内の間隙を示し、Ｖａｌ’−Ｇｌｙ５−Ｖａｌ’懸垂セグ メントを示すＰＰＰβ−らせんの軸方向図の詳しい立体対。 Ｅ、らせんの回転の間のスペーサーとして作用するβ一回転を示し、らせん内及 びらせん外の水が交換し得るβ−らせんの表面の開放間隙を示し、且つ懸垂セグ メント、即ちＶａｌ’−Ｇｌｙ’−Ｖａｌ’を示すＰＰＰのβ−らせんの立体対 側面図。 里工皿 ＧＧＶ濾過突然変異（ｐｅｒａ＋ｕｔａｔｉｏｎ）の重合により調製されたエラ スチンのポリテトラペプチドのジメチルスルホキシド中の２５ＭＨｚに於けるＣ ′３核磁気共鳴スペクトル。全ての炭素共鳴は正しい化学シフトで観察され、異 物ピークがない。 １旦Ｘ 一連の濃度に関するエラスチンのポリテトラペプチド（ＦＴＰ）のコアセルベー ションの温度分布（実線曲ｖＡ）。比較のため、エラスチンのポリペンタペプチ ド（ＰＰＰ）に関するデータ（破線曲線）が示される。四量体（ＶＰＧＧ）の減 少された疎水性は、五量体（ＶＰＧＶＧ）と比較すると、コアセルベート形成を もたらす凝集プロセスのため若干２５°Ｃだけ高温へのシフトをもたらす。 １１皿 低温４０”Ｃ（曲線ａ）に於ける、及び高温６５°Ｃ（曲線ｂ）に於ける、エラ スチンのＰＴＧに関する円偏光二色性スペクトル（実線曲線）。１９５〜２００ ｎｍ範囲で差を生じる構造転移は、第８Ａ図に於いて温度の関数として特徴づけ られる。比較のため、第８Ａ図に示される転移の前後のＰＰＰに関するデータ（ 破線曲線）が、プロットされる。 １■回 Ａ、左側縦座標にプロットされるエラスチンのＦＴＰの温度の関数としての２０ ０ｎｏ＋に於ける楕円率（実線曲線）。比較のため、右側縦座標にプロットされ たＰＰＰに関するデータ（破線曲線）が示される。構造転移が、ＦＴＰに関して ２０〜２５°Ｃだけ高温で起こることが見られる。転移の中心は第２図の凝集プ ロセスと合致し、即ち分子内配座変化はコアセルベーションを生じる会合に先行 する。バートＢとの比較で見られるように、〔θ〕２゜。による分子内構造転移 の特性決定は、弾性力の発生と密接に対応する。 Ｂ、左側縦座標にプロットされる２０メガラドで架橋されたＦＴＰ　（実線曲線 ）に関する熱弾性データ（弾性力の温度依存性）及び右側縦座標にプロットされ る２０メカラドで架橋されたＰＰＰ　（破線曲線）に関する比較のための熱弾性 データ、弾性力の転移は、上記のＡに於いて楕円率により特性決定されるような 分子内秩序の反転温度転移と合致することが見られる。 玉豆口 楕円率データから概算される転移の中間温度（〔θ〕転位中間点）並びに第２図 及び第８図の弾性力データにより概算される転移の中間温度（ｆ転移中間点）と 共に示される反覆単位（ＩＰＧＶＧ）　、（ＶＰＧＶＧ）及び（ＶＧＰＰ）　（ ７）疎水性の目盛表示。これは、反覆単位の疎水性が減少するにつれて、転移温 度が比例して高温にシフトすることを示す、水中の反転温度転移は疎水性相互作 用によるものであるので、これは転移温度が反覆単位の疎水性と非常に密接に相 関関係があることを立証する。 ｍは、温度の関数として、ポリペンタペプチド（ＶＰＧＶＧ）　、、−水系の組 成変化を示す。 里旦区 第１０図のデータから現わされるポリペンタペプチド−水系の相−構造図。 第Ｕ皿 ｆｌａは、エラスチンのポリペンタペプチドの２０メガラドで架橋された４０℃ のコアセルベート濃度のゼロ負荷下の長さの温度依存性を示す、温度を２０゛ｃ から４ｏ″Ｃに上昇する際に観察される著し゛い短縮は、分子内疎水性相互作用 が最適化される反転温度転移による。 曲ｇｂは、温度が負荷なしに上昇されるにつれて一様に膨張する古典的ゴムラテ ックスを示す。 曲線Ｃは、２０°Ｃ〜４０°Ｃの範囲で最大膨張を示す靭帯項エラスチンの反転 挙動を示す。 ｍは、温度の関数として、弾性分子機械としてエラスチンのポリペンタペプチド の使用を示す。 呈■皿は、一層積性のポリマー内で疎水性を減少すること、即ち親水性を増大す ることの効果が弾性力の発生に応答性の反転温度転移の温度中間点を上昇するこ とであることを示す。 破線曲線は、その結果である。かくして、図に於いて、ポリペプチドが中性であ る場合、弾性力が３７°Ｃで発動され、ポリペプチドが一層極性であるかまたは 荷電される場合、弾性力が止められる。 ｍは、反転温度転移の分子内特徴の温度依存性を示す凝−集の温度分布を示す。 曲線ａはエラスチンのポリペンタペプチドを表わす。 曲線すは、極性側鎖が−ＣＯＯＨである場合のｐＨ２に於ける２０％Ｇｌｕ’− ポリペンタペプチドを表わす。 曲線Ｃは、側鎖がｐＨ６でイオン化され、即ち−０００−である場合の２０％Ｇ ｌｕ’−ポリペンタペプチドを表わす。 玉用皿は、重量を持ち上げる結果として弾性力の発動に関するらせん構造転移に 対するα−らせん構造を示す。 １ｆｆｉは、メカノケミカルカップリングに関する構造転移の二つの変種を示す 。 Ａ、型ｌ：この構造転移は、温度の上昇による高エントロピーから低エントロピ ー状態への転移、即ち反転温度転移である。示された例は、巻き付いいて弾性β −らせんを形成するβ一回転の延長された高エントロピー系列、即ちβ一回転の らせん構造配置を伴う。この系によれば、反転温度転移は、分子内のインタータ ーン（ｉｎｔｅｒｔｕｒｎ）疎水性相互作用の最適化をもたらす。疎水性を増大 することは、転移温度を低下する。弾性力が、反転温度転移により固定延長で発 生するので、転移温度を変えることにより、弾性力は発動または停止し得る。固 定温度で、同じ効果が、ポリマー疎水性を変えることにより得ることができる。 特に、ポリマーをイオン化することにより、弾性力が停止され、−力説イオン化 は弾性力を発動する。 Ｂ、型２：この構造転移は、低エントロピー状態から高エントロピー状態への通 常の転移である。この例は、内部の鎖運動の変化がエントロピー的弾性力を生じ る、弾性らせんへのα−らせん構造の変換を伴う。要するに、構造の相対自由エ ネルギーを変えることにより転移温度をシフトする化学方法は、実際には、らせ ん構造の弾性力を発動または停止する。 蚤■皿 ２０％Ｇｌｕ’ポリペンタペプチドに関する弾性力発生のｐ）ｌ依存性の表示。 ｌＪ国は、約半日の弾性率の損失に関する半減期を示すＩｎ（弾性率）対時間の プロットを示す。 １皿皿は、本発明のバイオエラストマーを用いるｐＨ計を示す。 るための　の　法 上記の如く、エラスチンは単一タンパク質を含む。エラスチンの配列は、グリシ ンに富む疎水性配列と交互に並ぶアラニンに冨むリシン含有架橋性配列の連続配 列として記載し得る。既知の配列の８０％以上を用いて、長さ及び組成の両方の 観点から、最も顕著な疎水性配列は、ポリペンタペプチドＣＰＰＰ’）を含む配 列及びポリへキサペプチド（ＦＤＰ）を含む配列である。また、エラスチンは反 覆ポリテトラペプチド（ＦＴＰ）を含む、エラスチンのポリペンタペプチドは、 架橋された場合、弾性であることがわかったが、そのポリへキサペプチドはは非 弾性であることがわかり、エラストゲネシス（ｅｌａｓｔｏ−ｇｅｎｅｓｉｓ） 中に鎖を並べ、からみ合わせる手段を与えるようである。エラスチンポリペンタ ペプチド及びポリテトラペプチドは、共に、反転温度転移を受けるとエントロピ ー的弾性を発生して動的構造を含む規則性のβ一回転を形成する、配座−ベース のエラストマーであることがわかった。 典型的な生物弾性繊維は、細線維タンパク質の微細な表面層で被覆された大きな エラスチンコアを含む。エラスチンは、トロポエラスチンのりシン残基の架橋の 際に生成される。反覆エラスチンペンタペプチドは式（ＶＰＧＶＧ）　ｎを有し 、一方反覆へキサペプチドは弐（ｖＡＰＧＶＧ）　ｎを有し、ここでｎは種に応 じて変化する０反覆ポリテトラペプチド単位は式（ＶＰＧＧ）　ｎを有する。こ れらの配列は、勿論、構成アミノ酸に関して標準の一文字省略形を利用する。 また、これらのポリペプチドは２５℃以下で水に可溶性であるが、温度を上昇す ると、それらはポリペンタペプチド（ＰＰＰ）及びポリテトラペプチド（ＦＴＰ ）の場合には可逆的に会合して粘弾性相を形成し、ポリへキサペプチド（ＰＨＰ ）の場合には不可逆的に会合して沈殿を生じることがわかった。架橋すると、前 者（（ＰＰＰ）及び（ＦＴＰ））は、エラストマーであることがわかった。 水中、２５゛Ｃより高い温度では、ＦＴＰ及びＰＰＰは凝集を示し、水を含む粘 弾性相を生成し、これはβ−線照射により架橋するとエラストマーを生成する。 対照的に、ＰＩＦは粒状沈殿を生じ、これは弾性ではない。事実、潜在性エラス トマーに関し、このような凝集は容易に可逆性であり、一方ＰＨＰの如き非弾性 試料に関１ノで・温度で誘導される凝集は不可逆的であり、再溶解は通常凝集物 へのトリフルオロエタノールの添加を必要とする。 明瞭化の目的で、放置すると稠密な粘弾性相を生じる、可逆性の温度で誘導され る凝集はコアセルベーションと称されることが注目される。粘弾性相はコアセル ベートと称され、コアセルベートの上の溶液は平衡溶液と称される。 架橋されたＰＰＰ、　ＦＴＰ及びそれらの類憤体は、幾つかの制御可能な変数に 応じて約７５°Ｃまでの範囲にわたる異なる温度で弾性力発生を示す。更に、こ れらの架橋エラストマーに関し、はぼ最大の弾性力の発生は、非常に狭い温度範 囲で生じ得る。 こうして、六量体反覆単位により修飾されたこのような単位と一緒に成分の玉量 体及び四量体の種々のモル量を有するバイオエラストマー材料を合成することに より、及び初期粘弾性相を支持するための特別な溶媒を選択することにより、得 られたバイオエラストマーが弾性力を発生する温度を正確に調節することが可能 である。 温度を上昇して上記の弾性状態を形成するプロセスは、特徴的な成分として、疎 水性分子内相互作用を利用する、典型的なゴムと異なる規則的なノン−ランダム 構造の発生をもたらす反転温度転移である。規則的な構造は、β−らせん、即ち らせん構造の回転の間のスペーサーとしてβ一回転を有する遊離水を含むらせん 構造であると提案され、このらんせ構造は、らせん回転の間に疎水性接触を与え 、懸垂ペプチドセグメントを有する。これらのペプチドセグメントは、大キナ振 幅、即ちリプレージョン（ｌｉｂｒａｔｉｏｎ）と称される低周波数ロッキング 運動を自由に受け得る。従って、弾性のリプレージョン的エントロピー機構と称 される弾性の新規な機構が、全開発された。 一般に、エントロピー的弾性は、内部の鎖運動によるようであり、β−らせんは これらの運動を増進する特異的な構造手段である。 本発明のバイオエラストマーの弾性力は、その規則的な構造が発現する際に、発 生する。更に、高温変性による規則的な構造の損失は、弾性力の損失をもたらす 。重要なことに、この状況は弾性のランダム鎖ネットワーク説に関する状況のま さしく逆であり、この場合、ポリペンタペプチドが更にランダムに近づく程、弾 性力は小さくなり、β一回転を含む構造が更に多く発生される程、弾性力は大き くなる。 最も広義に於いて、弾性の新規なエントロピーに基く機構は、β一回転が遊離水 を含むらせん構造中に規則的にくり返されるβ−らせんと称される新規な類のポ リペプチド配座により実証し得る。しかしながら、この機構は相当な内部の鎖運 動を伴う構造を利用するが、一方古典的なラテックスゴム弾性は、変形が末端− 末端鎖の長さのランダム分布からのシフトに帰因するランダム鎖ネットワークを 必要とする。 β−らせんは、水中で温度を上昇する際に生じる分子内の内部回転疎水性相互作 用の結果である。エラスチンの弾性ポリペンタペプチド（νａｌ’　−Ｐｒｏ” −Ｇｌｙ”−Ｖａｌ’−Ｇｌｙ’）ｎのβ−らせんに於いて、型ＩＩ　Ｐｒｏ” −Ｇｌｙ”β一回転は、らせん構造の回転の間の疎水性接触によりスペーサーと して作用し、これはＶａｌ’−Ｇｌｙ’−Ｖａｌ’のセグメントが懸垂されるこ とをもたらす。懸垂セグメントのペプチド基は、水により実質的に包囲されるの で、伸張の際にダンピングされるようになるリプレージョンと称される大きなロ ッキング運動を自由に受け得る。 伸張の際のリプレージョンの振幅の減少は、エントロピーの減少を生じ、そして 弛緩状態に戻る際にエントロピーの増加による自由エネルギーの減少が弾性後退 の駆動力であることが明らかである。 例えば、ＰＰＰ−水の如きポリペプチド−溶媒系の反転温度転移の開始の温度よ り低いと、Ｐｒｏ及びＶａｌの疎水性側鎖の如き疎水性側鎖は、水中に分散され る場合、包接体のような構造を有する水により、即ち通常のバルク水よりも規則 的である水により包囲される。温度を上昇すると、疎水性基を包囲する、この一 層規則的な包接体のような水の量は、疎水性鎖が会合して一層規則的なポリペプ チドを生成するので、一層規則的でないバルク水になる。ポリペプチドがゆるい らせん構造中に巻き付くことを助けることは、分子内の疎水性接触の最適化であ ることが明らかである。熱力学の第二法則の遵守は、系のポリペプチド部分のエ ントロピーの減少が系中の水のエントロピーの増加より少ないという条件により 維持されるようである。一対の状態の間の構造転移の中間温度（Ｔｍｐ）でΔＧ ＝Ｏであるので、Ｔｏ＋ｐ　＝ΔＨ／ΔＳである。エントロピー変化、ΔＳが反 覆単位の疎水性から誘導する場合、それは包接体のような水機構であるので、反 覆単位の疎水性の増加は、Ｔｉｐ、即ち反転温度転移の中間点の減少を説明する のに使用し得る。事実、反覆単位の疎水性の減少は、Ｔｍｐの増加をもたらす、 逆に、反覆単位の疎水性の増加はＴｍｐの減少をもたらす。 上記の原理は、エラスチンポリペンタペプチド（Ｉｌｅ’　−Ｐｒｏ”−ｃｘｙ ゴーＶａｌ’−Ｇｕｙ’）ｎ、即ちＩｌｅ’−ＰＰＰ中のバリン（Ｖａｌ）に代 えて一層疎水性のイソロイシン（Ｉｌｅ）−を使用して、上記の転移が一層低い 温度で起こる以外は、ＰＰＰと同様の性質を有する置換ポリペンタペプチドを生 成することにより実証し得る。第１図〜第３図を参照のこと。 明瞭化の目的で、上記の番号が付された配列及び以下の全ての配列に関して、上 に書かれた番号系は、型ＩＩＰｒｏ”−Ｇｌｖ３β一回転、即ち残基１のＣ−０ 及び残基４のＮＨを伴う１０個の原子の水素結合環である、これらの反覆配列の 優性の二次の構造上の特徴に基く配列番号付けである。また、上記の概念は、エ ラスチンのポリテトラペプチドまで広がることがわかった。この反覆単位は、ま たＰＰＰと同様のβ−らせんを形成する式（Ｖａｔ’　−Ｐｒｏ”−Ｇｌｙ”− Ｇｌｙ’）を有することが、思い出される。しかしながら、ＦＴＰの凝集温度は ＰＰＰの凝集温度より高い温度で起こる。エラスチンのポリペンタペプチド反覆 単位及びポリテトラペプチド反覆単位の両方に関し、本質的に、弾性力の発生の 転移温度は、反覆単位の疎水性に比例する。これは、第９図に図示される。それ 故、明らかにされた二つの重要な原理が、今、説明し得る。第一に、弾性力発生 は、温度を上昇することにより増大されたポリペプチド秩序をもたらす反転温度 転移のために起こる。第二に、弾性力発生のためのこの転移の温度は、バイオエ ラストマー中の反覆単位の疎水性に比例する。 明らかに、上記の原理は、エラスチンポリペンタペプチドＰＰＰ及びポリテトラ ペプチド（ＰＴＰ）の両方並びにそれらの組合せの類似体に当てはまる。例えば 、Ｉｌｅ’−ＰＰＰの転移の温度は、第９図に示された疎水性目盛を用いてＰＰ Ｐに関する疎水性の増大から計算し得る値だけ低温にシフトすることがわかった 。こうして、異なる反覆単位の疎水性を有する新規な類似体を注意して選ぶこと により、弾性力の発生のための転移温度が異なる温度に予測可能にシフトし得る 。事実、種々の溶媒混合物と一緒に種々の反覆単位及びそれらの組合せを慎重に 選択することにより、約７５°Ｃまでの範囲、約−２５°Ｃ〜約＋５０°Ｃの転 移温度を選択することが可能である。 前記の如く、エラスチンポリペンタペプチドの最も顕著な反覆配列は、（Ｖａｌ ’　−Ｐｒｏ”−Ｇｌｙ３−Ｖａｌ’−ＧｌｙＳ）ｎ　（式中、ｎは、例えばニ ワトリのひなの場合１３であり、ブタの場合１１である）である、ポリペンタペ プチドは２５°Ｃ以下で全ての割合で水に可溶性である。温度を２５°Ｃより高 く上昇すると、凝集が起こり、凝集物が沈陳して、４０℃で約３８重量％のペプ チド及び６２重景％の水である稠密な粘弾性相を形成する。ＰＰＰ　−水系の相 構造図が第１０図に示される。 上記のＰＰＰコアセルベーションプロセスは、完全に可逆性である。更に、架橋 すると、ＰＰＰコアセルベートは弾性であることがわかる。　ｐｐｐ並びに弾性 のγ−線照射で架橋されたＰＰＰコアセルベートのコアセルベート濃厚物は、反 転温度転移を受け、この転移は２５°Ｃで開始し、３７°Ｃ付近で完結に至る。 同じ温度範囲にわたって、架橋ＰＰＰコアセルベートの弾性力は、２０℃でほぼ 零から４０″Ｃ付近で最高の力まで著しく増大する。４０°Ｃより高いと、温度 じＫ）で割られた弾性力は全く一定になる。 これは、架橋ＰＰＰが主としてエントロピー性エラストマーであることを示唆し ている。すなわち、ニラストマーカのエントロピー成分は伸長時にポリマーに接 近し得る低エネルギー状態の数の減少によって変わり、ニラストマーカの内部エ ネルギー成分はエラストマーの破壊の確率が増加する結合の応力から生じる。極 めて興味深いことには、温度を２５゛Ｃから３７°Ｃに上昇させると、はぼ最大 エントロピーニラストマーカが発現し、エラスチンのポリペンタペプチドが温血 動物に特異的に発生したものと思われる。更に、これらの反復ペプチド配列は哺 乳類の発生の過去２億年に亙って変化しないままであると思われ、すなわちこれ らの反復配列はニワトリやブタの発生上の分岐以前から変わらないままであると 思われるので、この発生は哺乳類の発生の比較的早期に起こったものと思われる 。 したがって、ＰＰＰを改良することによって遷移温度を変化させることが可能で ある。特に、ＰＰＰ反復単位の疎水性を増加させることにより、一層低温で粘弾 性相遷移が起こり、反対に反復単位の疎水性を減少させることによりこの遷移は より高温で起こる。勿論、疎水性を変化させるときには、弾性が保持されるよう に行う必要がある。 例えば、弾性に必要な分子構造を破壊する反復ペンタマー例えばＡｌａ’および Ａｌａ’類似体の改質を行った。Ａｌａ’およびＡｌａ’類似体は、前者は疎水 性を減少させ、後者は疎水性を増加させるものであり、水性溶液の温度を粘弾性 コアセルベートの形成よりも高くすると顆粒状沈澱を形成し、ＡｌａＳ−ＰＰＰ 沈澱物のＴ−線照射架橋により延伸時に簡単に破断する硬質材料を生じる。これ らの類似体は、様々なしかしながら首尾一貫した理由によりエラストマー性ポリ マーを生成することができないと思われる。第一の理由は粘弾性コアセルベート を形成するのに要する重要なＶａｌ’・・・γＣＨ＋・・・Ｐｒｏ　”δＣＨ２ 内部ペンタマー性分子内疎水接触を行うことができないと思われる。　Ａｌａ’ 類位体は提案されたＰＰＰ分子構造のＶａｌ’−Ｇｌｙ’　−Ｖａｌ’懸垂セグ メントにおける揺れ運動を妨害すると思われる。 前記のように、この揺れは弾性の提案された揺れエントロピー機構の中心である 。 対照的に、反復ペンタマーの疎水性は、例えば残基１に−ＣＨ，−残基を導入し 、β−分岐を保持することにより、すなわちＰＰＰのＩｌｅ’類似体すなわち（ Ｉｌｅ’　−Ｐｒｏ”−Ｇｌｙ３−Ｖａｌ’−Ｇｕｙ’）、を用いることによっ て容易に増加させることができる。分子量が５０．０００を上回る場合には、Ｉ Ｉｅ’−ＰＰＰは可逆的に粘弾性コアセルベートを形成し、コアセルベート形成 の開始温度は未置換ＰＰＰで２４°Ｃであるのに対して８°Ｃである。 円二色性のデーターから、遷移の前および後においてＩｌｅ’　−ＰＰＰおよび ｐｐｐは同一配座を有し、温度増加時に分子内序列を増加させる遷移は１５°Ｃ 以上も低温側へ移行すると思われる。 更に、Ｔ−線照射架橋コアセルベートの温度を増加させるときのニラストマーカ の顕著な増加は、Ｉｌｅ’−ＰＰＰについても同様に低温側へ移行する。したが って、この類似体では、温度依存性ニラストマーカの発現と分子構造との結合が みられる。これは、様々な温度で遷移を行い且つ様々な温度範囲でエントロピー 性エラストマーとして機能するポリペプチドエラストマーを合理的に設計するこ とが可能なことを意味するのは勿論である。 前記のように、ペンタマー配列−（ＶＰＧＶＧ）、中のνａｌ’をＩｌｅ’で置 換して−（ＩＰＧＶＧ）ゎ−を形成させるなどによりＰＰＰの疎水性を増加させ ることによって、少なくとも２つの別個の目的を達成することが可能である。 第一に、例えば−（ＶＰＧＶＧ）ゎの「ホモポリマー性」ポリペンタペプチド、 すなわち上記のように４℃で水に溶解し、温度を８　”Ｃに上げると凝集するＩ ｌｅ’−ＰＰＰを調製することができる。γ線照射によりコアセルベートを架橋 した後では、未置換のＰＰＰで要した４０℃とは反対に架橋ｌｉｅ’−ＰＰＰで は約２５℃で本質的に完全なニラストマーカを示すことが観察される。 したがって、Ｉｌｅ’−ＰＰＰに対する温度に依存した遷移はＰＰＰよりも低い 約１５°Ｃの温度で起こる。 第二に、例えば−Ｘ’−（ＩＰＧＶＧ）、１−Ｙｌ−と−Ｘ”　−（ＶＰＧＶＧ −）ｎｙｚ−との混合「コポリマー」゛であって、ＰＰＰとＩｌｅ’　−ＰＰＰ の別個の遷移温度の間にある可変で且つ制御可能な遷移温度を示すものを調製す ることもできる。更に、得られる遷移温度は配合されるそれぞれのペンタペプチ ドのモル比に直接比例するので大幅な制御が可能である・ 恐らく、疎水性の増加したＰＰＰの架橋類位体の予測され得ることの中で最も衝 撃的なことは、はぼ完全なニラストマーカを極めて狭い温度範囲で達成すること ができることであろう。例えば、架橋Ｉｃｅ’−ＰＰＰについては、そのニラス トマーカは、８°Ｃでは本質的にゼロであったのが１０℃では全力の３７３まで 急激に増加し、２０〜２５°Ｃまでにほぼ全力になることが認められている。温 度差がたった２°Ｃでニラストマーカのこのような増加は、まさに先例のないこ とであり、温度を低下させるときエラストマーの膨張に関しては伸長率によって 制御することができる。 ｌｉｅ’−ＰＰＰは疎水性の増加したＰＰＰ類似体の優れた一例であるが、反復 ペンタマ一単位の疎水性を減少させるがポリペプチドの弾性は保持し、しかも粘 弾性コアセルベート或いは揺れ運動の形成を妨害しないものであれば如何なるＰ ＰＰ類似体を用いてもよい。 例えばＩｌｅ’を用いるー（ＩＰＧＶＧ）　、−の反復単位配列の外に、各種の 他の置換を行うことも可能である。一般的には、式％式％） （式中、Ｒ１はＰｈｅ、　Ｌｅｕ、　ｌｉｅおよびＶａｌから成る群から選択さ れ、Ｒ２はＡｌａおよびＧｌｙから成る群から選択され、Ｒ８はＰｈｅ＋　Ｌｅ ｕ、　ＩｌｅおよびＶａｌから成る群から選択され、ｎは１〜５，０００の整数 であり、ＰはＬ−プロリンであり、Ｇはグリシンである）のペンタペプチド反復 単位を用いることができる。 前記の置換により反復単位の疎水性が改質されて、バイオエラストマーの弾性を 破壊することなく、はぼ最大のニラストマーカが発現する遷移温度が下がること は注目すべきことである。 上記の式中で、アミノ酸Ｌｅｕは勿論ロイシンであることは注目される６　Ｒ， ＋　ＲｚおよびＲ８は上記のように番号付配列における位置１．３および４に対 応する。 興味深いことには、Ｐｈｅ’−ＰＰＰを水中で用いると、遷移開始温度をＰＰＰ の２５°Ｃから約Ｏ″Ｃまで移行させることが可能である。更に、水／エチレン グリコールまたは水／ジメチルスルホキシドＣＤＭＳＯ）の混合溶媒系を用いる ことによって更に低い温度までシフトさせることもできる。例えば、Ｐｈｅ’− ＰＰＰ／水−エチレングリコール系を用いることにより約−２５°Ｃ程度の遷移 温度を得ることができる。勿論、加えるエチレングリコールの量を変化させるこ とにより、Ｐｈｅ　’　−ＰＰＰ／水−エチレングリコール系については遷移温 度の範囲をＯ″Ｃ〜約−２５’Ｃとすることもできる。水／エチレングリコール の約５０１５０混合物を用いて遷移温度を極めて低くすることができることが判 った。 反対に、高温への遷移温度の最大シフトはポリペプチドの変性により制限される 。本発明のエラストマー性ポリペプチドを用いた場合には、この上限は約５０° Ｃであり、６０°Ｃを上回ると変性が始まる。 しかしながら前記のように、Ｉｌｅ’−ＰＰＰ、Ｐｈｅ’−ＰＰＰまたはＡｌａ ３−ＰＰＰのような検討したＰＰＰ類似体だけでなく、総てのＰＰＰ類似体およ びこれを含有するバイオエラストマーであって、遷移温度したがってＰＰＰとは 異なるほぼ最大のニラストマーカを発現する温度を有し、弾性を保持するものも 考慮される。本発明の開示により、当業者は追加のＰＰＰ類似体および前記の基 準に適合する類似体を含むバイオエラストマーを確定することができるであろう 。 上記のように、Ｉｌｅ’−ＰＰＰのような疎水性の増加した類似体は「ホモポリ マー」として合成してもよく、または−χＩ−（２ＰＧＶＧ）　、　−Ｙ　’− と−Ｘ”（ＶＰＧＶＧ−）、、−Ｙ”−とノ「コポリマー」をニラストマーカの 発現に所望な温度によって成分ペンタマー０モル比を変化させて合成してもよい 。しかしながら、一般的には、このような「コポリマー」では−Ｘ寡−（Ｉ　Ｐ ＧＶＧ）　ｎ−Ｙｌ−ペンタマー成分は総ペンタマーモル含量の約１〜９９％で 存在し、−Ｘ”　−（ＶＰＧＶＧ−）ＩＩ−Ｙ”　−ヘンタマー成分は総ペンタ マー含量の約９９〜１％で存在する。更に好ましくは、　ＸＩ−（ＩＰＧＶＧ） 、−Ｙ’−ペンタマー成分は総ペンタマーモル含量の約５〜９５％で存在し、− Ｘ″−（ＶＰＧＶＧ−）、−Ｙ”−ペンタマー成分は総ペンタマー含量の約９５ 〜５％で存在する。しかしながら、所望な遷移温度によって指示される任意の相 対的なモル量の組み合わせを用いることもできる。 したがって、本発明の一つの観点によれば、エラストマー性テトラペプチドを有 する反復単位、またはペンタペプチド或いはその単位であってヘキサペプチド反 復単位およびその混合物によって改質されたものを含むバイオエラストマーであ って、前記の反復単位が疎水性アミノ酸およびグリシン残基から成る群から選択 されるアミノ酸残基を含み、反復単位はβ−旋回を有する配座であって、式 ％式％ （式中、■はＬ−イソロイシンのペプチド形成性残基であり、ＰはＬ−プロリン のペプチド形成性残基であり、Ｇはグリシンのペプチド形成性残基であり、■は Ｌ−バリンのペプチド形成性残基であり、ＸはＰＧＶＧ、　ＧＶＧ、　ＶＧ、　 Ｇまたは共有結合であり、ＹはＩＰＧＶ。 ！ＰＧ、　ＩＰまたは■または共有結合であり、両式におけるｎは１〜５，００ ０の整数であるかまたはｎは０であり、ＸＩとＹｌは一緒になって反復ペンタペ プチド単位を構成する）を有するポリペンタペプチド単位を、バイオエラストマ ーのニラストマーカ発現を所定温度に調整するのに十分な量で含むバイオエラス トマーを調製することができる。 しかしながら、本発明は、上記のように、エラストマー性テＩ・ラペプチドを存 する反復単位、またはペンタペプチド或いはその単位であってヘキサペプチド反 復単位およびその混合物によって改質されたものを含むバイオエラストマーであ って、前記の反復単位が疎水性アミノ酸およびグリシン残基から成る群から選択 されるアミノ酸残基を有し、反復単位は、（Ａ）式 ％式％ のポリペンタペプチド単位と、（Ｂ）式−Ｘ”−（νＰＧＶＧ−）、−Ｙ”− のポリペンタペプチド単位とから成るβ−旋回を有する配座であって、 式中、１はＬ−イソロイシンのペプチド形成性残基であり、Ｐはし一プロリンの ペプチド形成性残基でありＧはグリシンのペプチド形成性残基であり、■はＬ− バリンのペプチド形成性残基であり、Ｘ’　ｂよびＸｔ　はそれぞれＰＧＶＧ、 　ＧＶＧ、　ＶＧ、　Ｇまたは共有結合であり、ＹｌはＩＰＧν、　ＩＰＧ、　 ＩＰまたは１または共存結合であり、Ｙ２はＶＰＧＶ、　ＶＰＧ、　ＶＰ、　Ｖ またハ共有結合テアリ、両式におけるｎは１〜ｓ、ｏｏｏの整数であるかまたは ｎはＯであり、ＸＩとＹｌ　は−緒になって、且つＸ２とｙｇは一緒になって反 復ペンタペプチド単位を構成し、ポリペンタペプチド単位を、ニラストマーカ発 現を所定温度に調整するのに十分な量で含むバイオエラストマーにも関する。 前記のペンタペプチド反復単位の一方または両方を含むバイオエラストマー性ポ リペプチド鎖は、基本配列の順列であるペンタペプチド「モノマー」のいずれか を用いて合成することができる。しかしながら、ポリマーがこのペンタペプチド 「七ツマ−」を用いて合成されず、自動ペプチド合成装置の場合のように成長す るペプチドにアミノ酸を順次加えることによって合成されるのである場合には、 反復単位の名称は幾分任意なものである。例えば、ペプチドＨ−Ｖ　（ＰＧＶＧ ＶＰＧＶＧＶＰＧＶＧＶＰＧＶＧＶ）　Ｐ　−ＯＨは、例えば、下記の反復単位 のいずれかと末端基とから成るものと考えることができる。 Ｈ−（ＶＰＧＶＧ）４−ＶＰ−ＯＨ。 Ｈ−Ｖ−（ＰＧＶＧＶ）４−Ｐ−ＯＨ。 ）１−　ＶＰ　（ＧＶＧＶＰ）　、　−ＯＨ。 Ｈ−ＶＰＧ−ＣνＧＶＰＧ）ｚ　ＶＧＶＰ−０）１または １（−ＶＰＧＶ　−（ＧＶＰＧＶ）　、　−ＧＶＰ　−ＯＨ。 更に、式（ＶＰＧＶＧＩＰＧＶＧ）、を有する混合反復単位を本発明のバイオエ ラストマーに配合することも完全に可能であり且つ本発明の範囲内にある。 弾性を促進し且つ改質するセグメントであって最終的なエラストマー性ポリペプ チドに配合されるものの合成は簡単且つ容易にペプチド化学者によって行われる 。生成する中間体ペプチドは、通常は構造Ｂ’−（反復単位）、−Ｂ’（但し、 ＢＩおよびＢｚはそれぞれ分子のアミノおよびカルボニル末端上の任意の化学的 に適合する末端基であり、ｎは１〜約５．０００の整数である）を有する。勿論 、ＢＩが−Ｈであり、Ｂ２力（−ＯＨである時には、ｎは１であり、化合物はペ ンタペプチドＨ−ＶＰＧＶＧ　−ＯＨまたは旧ＰＧＶＧ　−０）１である。ｎが １を上回るときには、化合物中間体はポリペンタペプチドである。本発明のバイ オエラストマーにテトラマー性反復単位を用し）ることにも、同じことが成り立 つ。 「疎水性アミノ酸」という用語は、有機溶媒中でアミノ酸の相対的溶解度を測定 することによって得られる疎水性尺度上で計測した時にかなりの疎水性のＲ基を 有するアミノ酸を指すことに留意すべきである。これに関して、プル（Ｂｕｌｌ ）とブレッセ（Ｂｒｅｅｓｅ）、Ａｒｃｈ、Ｂｉｏｃｈｅｍ、Ｂｉｏｐｈｙ、＋ 　１６１　６６５　６７０（１９７４）を参照されたい。この方法によって、グ リシンより疎水性が大きい総てのアミノ酸を用いることができる。更に詳細には 、好ましい疎水性アミノ酸は、Ａｌａ、　Ｖａｌ、　Ｌｅｕ＋　ＩｌｅおよびＰ ｒｏである。 しかしながら、次に記載する本発明のもう一つの観点によれば、本発明のスイッ チ機構を促進するためには、すなわちニラストマーカの発現を「入」および「切 」の切り替えを容易にするには、用いるアミノ酸を疎水性のＲ基を有するアミノ 酸だけに限定する必要はない。すなわち、スイッチ機構に用いるときには、極性 基を有する１種以上のアミノ酸が好ましい、しかしながら、この機能のためには 、特に興味深いのは、イオン化可能なＲ基、例えばＧ１ｕ＋　Ａｓｐ、　Ｈｉｓ 、　Ｌｙｓ、またはＴｙｒを有するアミノ酸またはホスホリル化することができ るヒドロキシル含有Ｒ基、例えばＳｅｔ＋　Ｔｈｒ、　Ｔｙｒおよび）ｌｙｐを 有するアミノ酸である。本発明のこの観点を以下に更に詳細に説明する。 通常のペンタペプチドまたはテトラペプチド配列には存在しない１種以上のアミ ノ酸残基またはアミノ酸残基のセグメントを、エラストマー性ポリペプチド鎖の ポリペンタペプチドまたはポリテトラペプチド部分内に散在させることは完全に 可能であることにも留意すべきである。 本発明のバイオエラストマーは、そこに配合されている特定の機能生反復単位と は無関係に、このバイオエラストマーのニラストマーカの発現の温度が所望なシ フトを行う限りブロックまたはランダムコポリマーの形態でのこれらの反復単位 を配合している。前記のように、２種類のＰＰＰまたはＦＴＰ類似体に対してま たは１種類のＰＰＰ類似体およびＦＴＰ類似体に対して遷移温度およびニラスト マーカの発現の温度を考慮することにより、それぞれの類似体成分のモル比をこ れらと直接相関させることによって、所望な中間体遷移温度およびニラストマー カ発現温度を得ることが可能である。例えば、２種類の成分の５０１５０モル比 では、遷移温度およびニラストマーカの発現温度がほぼ類似体成分間にあるバイ オエラストマー「コポリマーｊを生じる。 更に、本発明の総ての観点すなわち反復単位がＰＰＰ、　ＦＴＰまたはその類似 体である場合に関して用いられるエラストマ一単位も、米国特許第４．１８７， ８５２号、第４．４７４．８５１号、第４．５００．７００号、第４，５８９， ８８２号および第４，６０５，４１３号明細書および米国特許出願第７９３．２ ２５号、第８５３．２１２号および第９００．８９５号明細書に記載のものを存 することができることにも気付くが、これらの特許明細書および特許出願明細書 はいずれも全体を本発明の明細書に引用している。 ＰＰＰおよびその類似体に関する本発明の態様を実施例によって説明するが、こ の実施例は単に冷時のため物であり、本発明を制限することを意図するものでは ない。 １施± ペプチド合成 １１ｅ’−ＰＰＰの合成を、工程図−１に示す古典的溶液法によって行った。 下記の実施例では、次のような略号を使用する。 Ｂｏｃ−第三級プチルオキシカルボニル；Ｂｚｌ　＝ベンジル； ＤＭＦ　＝ジメチルホルムアミド； ＤＪ’ＩＳＯ＝ジメチルスルホキシド；ＥＤＣＩ＝　１−　（３−ジメチルアミ ノプロピル）−３−エチルカルボジイミド； ＨＯＢｔ−１−ヒドロキシベンゾトリアゾール；ＩＢＣＦ＝イソブチル−クロロ ホルメート；Ｎ聞＝Ｎ−メチルモルホリン； ０Ｎｐ＝ｐ−ニトロフェニルエステル；ＴＦＡ−）リフルオロ酢酸； ＰＰＰ　＝　（ＶＰＧＶＧ）、　； １１ｅ’　−ＰＰＰ　＝（ＩＰＧＶＧ）、　；Ｇ＝ニブリシン 工程−１ Ｈ−（Ｇｕｙ−Ｖａｌ　−Ｇｌｙ−１１ｅ−Ｐｒｏ）、−０）１の合成Ｇｌｙ　 Ｖａｌ　Ｇｌｙ　ｌｉｅ　Ｐｒ。 （ｉ　）　ＩＢＣＦ／ＨＯＢｔ　；　（ｉｉ　））ＩｃＩ／ジオキサン；　（ｉ ｉｉ　）ＨＤＣＩ／ＨＯＢｔ。 （ｉｖ）　Ｈｚ　Ｐｄ／Ｃ；　（ｖ）ビス（ｐ−ニトロフェニル）カーボネート ；　（ｖｉ）　ＴＦＡ　、（ｖｉｉ）　ＤＭＳＯ−ＮＭＭ重合用出発ペンタマー の配列は１ｉｅ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｖａｌ　−Ｇｌｙ出はなく　Ｇｌｙ−Ｖａｌ −Ｇｌｙ−１１ｅ−Ｐｒｏが好ましく、Ｃ−末端アミノとしてＰｒｏで交換する と高分子量ポリマーを良好な収率で生成するからである。合成を行うには、トリ ペプチドであるＢｏｃ−ＧＶＧ−Ｏｎ　（ＩＩ　）とＨ−ＩＰ−ＯＢｚｌとのカ ップリングが必要であり、これらはそれぞれジエイ・アール・バウノＡン（Ｊ、 Ｒ，Ｖａｕｇｈａｎ）　ら、Ｊ、Ａｍ、Ｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、　、　８９．５０１ ２　（１９６７）の混合無水物法によって合成した。この混合無水物法によるＢ ｏｃ　−１１ｅ−０）１とＨ−ＩＰ−ＯＢｚｌとの反応中に副生成物としてのウ レタンの形成の可能性は、反応を）ｌＯＢｔの存在にて行うことによって回避さ れた。ジペプチドは、生成物を確認するためＥＤＣＩを用いても調製した。ペン タペプチドベンジルエステル（ＩＩ［）を水素化して、遊離酸（ＩＶ）として、 これを更にビス（ｐ−ニトロフェニル）カーボネートと反応させてｐ−ニトロフ ェニルエステル（Ｖ）に転換した。　Ｂｏｃ−基を除去する際、ＤＭＳＯ中の活 性エステルの１モル溶液をＮＭＭ　１．６等量の存在にて重合した。ポリペプチ ドを５０，０００ダルトンのカットオフ透析チューブを用いて水に対して透析を 行い、凍結乾燥した。 中間体と最終生成物の純度を炭素−１３核磁気共鳴、元素分析および薄層クロマ トグラフィ（ＴＬＣ）によってチェックした。 元素分析は、マイク・エチル（Ｍｉｃ　Ａｎａｌ）、タスコン・アリシナによっ て行った。総てのアミノ酸はグリシン以外はＬ−配置のものである。Ｂｏｃ−ア ミノ酸は、ベイケム、インコーボレーテド（Ｂａｃｈｅｓ＋、Ｉｎｃ、）　）ラ ンス、カリフォルニアから購入した。　ＨＯＢｔはアルドリッチ・ケミカル・カ ンパニー（Ａｌｄ−ｒｉｃｈ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ、）、ミルウォーキー、 ライスコンシンから得た。　ＴＬＣはワットマン、インコーポレーテド（Ｗｈａ ｔｏ＋ａｎ、　Ｉｎｃ、）クリフトン、ニューシャーシーから購入したシリカゲ ル上で、下記の溶媒系で行った。 Ｒｔ’５ＣＨＣＩｓ（Ｃ）　：　ＣＨｓＯＨ（Ｍ）　：　ＣＴｏＣＯＯＨ（Ａ） 　＝９５　：　５　：　３　；Ｒげ、ＣＭＡ（８５：　１５　：　３　）　；　 Ｒｆ”、ＣＭＡ（７５：　２５　：　３　）　；Ｒｆａ、Ｃ旧５：１）。 融点はトーマス・ツーバー融点測定装置を用いて測定し、未補正である。 Ｂｏｃ−１１ｅ−Ｐｒｏ−ＯＢｚｌ　（混合無水物法）（１）　：　Ｂｏｃ−１ ｉｅ−ＯＨ（１２，０１ｇ　、　０．０５モル）をＤＭＦ　（５０ｄ）中でＯ″ Ｃに冷却して、ＮＭＭ（５，４９，ｖｆ）を加えた。溶液を一１５℃に冷却した 後、温度を−１５”Ｃに保持しながらイソブチルクロロホルメート（６，４８ｄ ）を徐々に加え、１０分間撹拌し、この時間中にＨＯＢｔ　（７，６５ｇ　）加 え、撹拌を更に１０分間継続した。ＤＭＦ　（５０ｄ）とＮＭＮ（５，４９１ｄ ）のＨＣｌ−Ｈ−Ｐｒｏ−０Ｂｚｌ（１２，０９ｇ、　０．０５モル）の予め冷 却した溶液を上記の溶液に加えて、冷飽和ＮａＨＣＯｓ溶液で反応を完結させ、 １時間撹拌した。ペプチドをＣＨＣｌ３中に抽出して、酸および塩基（０，５Ｎ 　ＮａＯＨ，ＨＯＢｔを除去）で洗浄し、溶媒を蒸発させると、生成物が収率９ ２％で得られた。Ｒｔ’　、０．６５゜分析値： ＣｚＪｓａＮｚＯｓに対する計算値： Ｃ６６，００、Ｈ９，１９、Ｎ　６．６９％、実測値： Ｃ６５，５Ｂ、８８．２８、Ｎ　７．１３％。 Ｂｏｃ−１１ｅ−Ｐｒｏ−ＯＢｚｌ　（ＨＤＣＩを使用）　：　Ｂｏｃ−１ｉｅ −ＯＨ（７，０２ｇ、　０．０３モル）とＨＯＢｔ　（５，０５ｇ、０．０３３ モル）をＤｌ’１Ｆ（３０ｄ）に溶解したものを一１５°Ｃに冷却しＨＤＣＩ　 （６，３２ｇ、０．０３３モル）を加えた。２０分間撹拌した後、ＨＣＩ−）１ −Ｐｒｏ　−０Ｂｚｌ　（７，２５ｇ、０．１０３モル）をＤＭＦ（３０ｍ）と ＮＭｗ（３，３ａｄ）に溶解して予備冷却したものを加え、−晩室温で撹拌した 。 ＤＭＦを蒸発させた後、残渣をＣＨＣｌ５で溶解して、２０％クエン酸および０ ．５Ｎ　ＮａＯＨで抽出した。溶媒を除去したところ、生成物はほぼ定量的な収 率でオイルとして得られ、これは混合無水物法によって得たものと同じであった 。 Ｂｏｃ−Ｇｌｙ−Ｖａｌ−Ｇｌｙ−１１ｅ・Ｐｒｏ−０Ｂｚｌ　（Ｉ［［）　： Ｂｏｃ−ＧＶＧ−ＯＲ（ＩＩ）（２０）（５，６ｇ、０．０１７モル）をＥＤＣ Ｉ　（３，６５ｇ　、　０．０１９モル）と）ｌＯＢｔ（２，９ｇ　、　０．０ １９モル）の存在にてＨ−１１ｅ　Ｐｒ。 −０Ｂｚｌ　（６，７ｇ　、０．０１９モル”）　（ＨＣＩ／ジオキサンでＩを 脱ブロッキングにより得たもの）とカップリングして、生成物を前記と同様に処 理し、■を８．８（収率８２．４％）、融点１０７〜１０８°Ｃ（分解）を得た 。Ｒ，！０．７５、分析値： Ｃ３Ｊａ９ＮｓＯ＋ｏに対する計算値：Ｃ６０，８３、Ｈ７，８１、Ｎ　１１． ０８％、実測（！ｒ　： Ｃ６１，１２、Ｈ８，０６、Ｎ　１１．０６％。 Ｂｏｃ−Ｇｌｙ−Ｖａｌ　−Ｇｌｙ−１１ｅ−Ｐｒｏ−ＯＨ（■）　：　Ｉ［［ （７，８ｇ、０．０１２３モル）を酢酸（８０ｄ）に溶解し、４０　ｐｓｉで１ ０％Ｐｄ−Ｃの存在にて水素化した。触媒をセライトで濾過した後、溶媒を減圧 留去し、エーテルで粉砕し、濾過して、エーテルと次いで石油エーテルで洗浄し て、乾燥すると、生成物６．５ｇ（収率９７．３％）を得た。融点１２７°Ｃで 収縮、１４５°Ｃで分解。 Ｒｔ３０．１１゜ 分析値： ＣｚｓＨ４ＪｓＯ＋。・１／２　Ｈ，０に対する計算値：Ｃ５４，５２、Ｈ８， ０５、Ｎ　１２．７１％、実測値： Ｃ５４，３２、Ｈ８，０２、Ｎ　１２．５９％。 Ｂｏｃ−Ｇｌｙ　Ｖａｌ−Ｇａｙ−１１ｅ−Ｐｒｏ−ＯＮｐ（Ｖ）　：ＴＶ（５ ，４１ｇ。 ０．０１モル）をピリジン（４０ｄ）に溶解したものをビス（ｐ　−ニトロフェ ニル）カーボネート（４，５６ｇ　、０．０１５モル）と反応させ、反応の完結 をＴＬＣで追った。ピリジンを除去し、残渣をＣＨＣｈに溶解し、酸および塩基 で抽出した。得られるＰ〜ニトロフェニルエステルをシリカゲル（２００〜４０ ０メツシユ）カラム上でクロマトグラフィにがけた。ＣＨＣｌ３で初期洗浄した 後、Ｃ！（Ｃ１ｓ中３５％アセトンで溶出したところ、Ｖ４．８ｇを得た（収率 ７１．４％）。融点９７〜ｌＯＯ″ｃ０Ｒｆ”　０．７２、Ｒｅ’　０．７５゜ Ｃ３ｌＨ４ｂＮｂＯ＋□・２Ｈ２０に対する計算値：Ｃ５３，２８、Ｈ７，２１ 、Ｎ　１２．０２％、実測値： Ｃ５３，７６、Ｈ６，８３、Ｎ　１２．０１％。 Ｈ−（Ｇｌｙ−Ｖａｌ　−Ｇｌｙ−１１ｅ−Ｐｒｏ）、−ＯＨ（ＶＩ）　：Ｖ（ ３，８ｇ。 ０、００５７モル）をＴＦＡ　（３５ｄ）と４５分間反応させてＢｏｃ基を除去 した。ＴＦＡを減圧で除去し、エーテルで粉砕し、濾過して、エーテルおよび石 油エーテルで洗浄し、乾燥した。ＴＦＡ円（３，３ｇ、０．００４９モル）をＤ ＭＳＯ（４，９ｍ）に溶解したものをＮＭＭ（０，８６ｄ、　０．００７８モル ）の存在にて１４日間撹拌した。冷時において水で希釈した後、ポリペプチドを 、水を毎日交換しながら、５０ｋＤカツトオフ透析チユーブを用いて１５日間透 析した。 保持分を凍結乾燥したところ、Ｉｌｅ’−ポリペンタペプチド１．８１ｇ　（収 率８８％）を得た。炭素−１３核磁気共鳴スペクトルを、比較のための正常なポ リペンタペプチドのスペクトルと共に第１図に示す。 本発明のＰＰＰポリペプチドエラストマーを合成するための前記の合成法の他に 本発明のエラストマーは微生物による生合成によって調製することもできる。詳 細には、微生物生合成は、Ｅ、ｃｏｌｉのような適当な宿主生物とそこで発現可 能なプラスミドベクターを用いて公知の遺伝子工学の技法を用いて行うことがで きる。勿論、遺伝子スプライシング技法を用いることによって、所望なエラスト マー性ポリペプチド配列に対応する遺伝子配列を既知の技法を用いて適当なプラ スミドベクター中に挿入して、次いでハイブリッドプラスミドをＥ、ｃｏｌｉの ような適当な宿主生物に挿入する。次いで、生成する形質変換した微生物を既知 の醗酵法によって培養して、生成物であるバイオエラストマーを得る。 注目に値することは、組換え技術による微生物合成を用いてＰＴＰ、　ＰＴＰ／ ＰＰＰ　、およびＰＴＰ／ＰＰＰ／Ｐ）ＩＰの組み合わせを合成することもでき ることである。勿論、これを用いて、各種の本発明の極性基で置換されたポリペ プチドエラストマーを総て合成することもできる。 前記のように、アミノ酸およびペプチド合成の為のＥ、ｃｏｌｉ発現系は周知で ある。詳細は、米国特許第４．２７８，７６５号、第４．３２１．３２５号およ び第４，２６４，７３１号明細書を参照されたい。 コアセルベーションのための温度分布 ポリペンタペプチドの凝集の温度依存性を、キャリー（Ｃａｒｙ）１４型分光分 析計を用いて３００ｎｍでの濁度の進展として観察する。試料セルを、平衡を促 進し且つ凝集物が沈澱しないようにするため３００Ｈｚで振動させる室に置く。 走査速度は３０°Ｃ／時間であり、温度はネスラブ（Ｎｅｓｌａｂ）ＥＴＰ　３ プログラマ−で制御し、セルに置いたオメガ（Ｏｍｅｇａ）　１９９Ａ熱電対モ ニターで観察した。温度の潅水としての濁度は、温度依存性であることが判って いるコアセルベーションの温度分布を提供する。 濃度が上がると、濃度が皿に増加して凝集の温度がそれ以上低下しなくなるまで 低温にシフトする。これによって高濃度の限界が定義される。高濃度限界でのコ アセルベートョの開始温度は、コアセルベートの水含量に余り変化がなくともコ アセルベート自体の中の遷移の開始温度と一致する。高濃度限界の温度分布の中 点の温度は、ポリペンタペプチドの分子量と相関することが示されている。中点 がＰＰＰについて２５°Ｃであるときには、分子量は透析によって較正されたｉ ｏｏ、ｏｏ。 ダルトンに近い。中点が９℃のＩｌｅ’−ＰＰＰでは、合成ペプチドはｓｏ、ｏ ｏｏダルトンの透析膜によって保持されるので、分子量はｓｏ、　ｏｏｏダルト ンを上回る。透析は、Ｉｌｅ’−ＰＰＰが溶液の４°Ｃで行った。 円二色性の測定 円二色性の検討は、左および右円偏光の３３０Ｈｚモジコレ−ジョンに対して改 質したモデル６００１ＣＤアクセサリ−を備えたキャリ−６０分光分析計で行っ た。　Ｉｌｅ’　−ＰＰＰｏ、０２５■／二回蒸留水１ｄの濃度を１０閣光路の セルで特徴付した。濃度を低くして、ＣＤスペクトルの光散乱による歪みを起こ さないように凝集物の大きさを十分小さなものに保持した。疎水性がかなり高い ポリペンタペプチドではこのような低濃度でも、３５℃を上回る温度では、凝集 物の大きさは、長波長の負のバンドの赤シフトと減衰から明らかなように粒子に よる歪を生じるのに十分であった。温度を制御し、コアセルベーションの温度分 布に就いてのセルから監視した。 エラストマー性マトリックスの形成 γ−線照射による架橋（エラストマー性マトリックスを形成する手段）のための 調製では、ペプチドｌｉｅ’　−ＰＰＰ１３０■をクリオチューブ（ｃｒｙｏｔ ｕｂｅ）中で水２２０■に溶解した。次に、試料を上記のベストルークリオチュ ーブ（ｐｅｓｔｌｅ−ｃｒｙｏｔｕｂｅ）装置中でＯｏＣで剪断配向させた。ア ウノ〈ン大学核科学センターで、線を約８，０００レントゲン／分の線量で、２ ０　Ｘ　１０６照射吸収線量（２０メガランド）を達成するのに十分な時間照射 した。 熱弾性の検討 熱弾性の検討は、本実験室に建造した応カー歪装置上で行った。試料を２個のデ ルリンクランプに設置した。上のクランプはスタックム（Ｓｔａｔｈａａ＋）Ｕ ＴＣ応力ゲージに接続し、組立体を固定する。下方のクランプを可変速度モータ ーによって駆動される動くプラットホームに取り付けた。これらのクランプは温 度制御した水ジャケットに入れである。内室は、この場合には二回蒸留水である エラストマーを浸漬する溶媒を入れである。試料を情報のクランプに固定して、 ６０’Ｃで水中で約１時間平衡にした。応力−ゲージ信号調製装置をゼロの力に 合わせ、下方のクランプを試料に取り付けた。試料を室温で一晩放置した。下方 のクランプをゼロの力に合わせ、クランプ間の距離を測定した。エラストマーは ５℃で４０％の伸長度まで伸長し、次にニラストマーカを温度の関数として測定 した。所定の温度で一定の力に達するまでの平行時間は、典型的には２４時間で あった。４回の測定を行ったところ、２°Ｃの増加では力が急激に増加し、更に 高温では５℃の増加であコアセルベーションの温度分布 １１ｅ’−ＰＰＰは、８°Ｃを下回る温度で放置することにより、水に溶解する ことができる。溶液の温度を８°Ｃより高い温度にすると、溶液は曇りを生じ、 高温で放置すると沈澱が生じ、粘弾性相がバイアルの底に形成され、バイアルを 水浴に入れると、曇りは直ちになくなり、粘弾性相は容易に溶解する。 したがって、Ｉｌｅ’−ＰＰＰは水に溶解するときには、コアセルベートを形成 する。コアセルベーションの温度分布（濁度分布）を様々な濃度に就いて第２Ａ 図に示す。濃度が上昇すると、温度分布は低温ヘシフトする。４０■／ｄの高濃 度限界（すなわち、濃度を更に増加しても凝集開始の温度がこれ以上低下しなく なる低温）では、Ｉｌｅ’−ＰＰＰのコアセルベーションの温度分布の中点は９ °Ｃである。 第２Ａ図にはエラスチンのＰＰＰのデーターが比較のために挙げてあり、高濃度 限界の温度分布中点が２５°Ｃであることを示している。ＣＨｚ残基を４０９ダ ルトン反復単位に単に添加するだけで、凝集が開始して、１６°Ｃだけ低温ヘシ フトする。曲線ｆ（０，１■Ｉｌｅ’　−ＰＰＰ／　ｍｌ　）と曲線ｋ　（１， ０ｍｇ　ＰＰＰ／ｄ）とがそれぞれの高分子量ポリマーについての高濃度限界に 関して類似していることを観察することにより、Ｉｌｅ’−ＰＰＰの凝集体の大 きさは所定の濃度ではＰＰＰの匹敵する濃度での凝集体の大きさより大きいこと が判る。これは、円二色性データーで行った比較に関連することになる。 円二色性 第３図には、水中でのＩｌｅ’−ＰＰＰの２°Ｃおよび３５°Ｃの円二色性曲線 が示されている。低濃度を選択して、３５°Ｃで会合して形成される凝集体の大 きさがＣＤスペクトルの粒状歪を限定するものとした。低温では、１９５ｎｍ付 近に大きな負のバンドがある。このような負のバンドは無秩序になったタン白質 およびポリペプチドに特徴的であり、完全な無秩序に対するこの負のピークの標 準的値は一４×１０“であり、観察された値はこれより小さく　１．２Ｘ１０’ であった。完全な無秩序を示すものと考えられるゼロ楕円性または正のバンドで はなく　２２Ｏｒ＋ｍ付近にも負のバンドがあることは、低温での序列の要素を 示唆している。　１９５ｎｍ付近の負のＣＤバンドの強度が、Ｉｌｅ’　−ＰＰ Ｐ／水の温度を上昇させることによって減少することは、温度の上昇に伴い分子 内序列の増加を示唆しており、すなわち水性系では逆温度遷移があることを示し ている。これは、秩序だった状態が進展すると、疎水性相互作用が進展すること を示唆している。秩序の分子内での増加は、０．０２５■／戚の濃度では、０° Ｃを上回る温度で始まり、約３０℃までに完結する。 第２Ａ図のデーターから明らかなように、冷時のＣＤデーターが有意な粒状歪な しでより高濃度で得られるときには、遷移は低温で完結してしまっている（遷移 が−Ｎ急激になっている）。第２Ｂ図には比較のためにＰＰＰ／水（２，３ｍｇ ／ｍｌりの対する温度の関数としての〔θ〕、９７の値が示されており、遷移は 約１５°Ｃまでの高温ヘシフトすることが観察される。第３図にも比較のために 、遷移の開始温度を下回る１５°Ｃおよび遷移がこの稀薄な濃度についてはほぼ 完結している４７°ＣでのＰＰＰ　（０，０２３■／ｉ）のＣＤスペクトルも示 されている。遷移の開始温度より低い温度では、Ｉｌｅ’−ＰＰＰおよびＰＰＰ は本質的に同じ配座を有し、且つ遷移がほとんど完了した後ではそれらは本質的 に同じ配座を有することは明らかである。例えば、β−分岐の保持によって補助 される本質的に同じ配座を保持しながら、ＣＨ２残基を添加することにより、秩 序を増加する遷移は約１５°Ｃだけ低下する。 弾性の特徴化 ２０メガランドで架橋したｌｉｅ’−ＰＰＰコアセルベートについて測定した弾 性（ヤング）率は４Ｘ１０’であり、２０メガランドの架橋ＰＰＰについて得ら れた値の範囲内のものであった。 値の範囲は、γ線照射中に起こる様々な空胞によって変わり、この空胞のために 断面積を正確に測定することが困難であった。しかしながら、Ｔ線照射は、炭素 −１３および窒素−１５ＮＭＨによって測定したとき何んら検出し得るポリマー の分解は見られないことを理解すべきである。 ニラストマーカの温度依存性は、４０％の伸長度１１ｅ’−ＰＰＰのエラストマ ー性バンドについて第２Ｃ図に挙げられている。 ゼロ付近のニラストマーカは８°Ｃで測定し、温度を上昇させると、ニラストマ ーカは劇的に且つ象、激に増加する。全力は２５°Ｃまでに到達し、温度が更に 増加しても本質的に一定になる、第２Ｃ図には、比較のための６０％の伸長度の ２０メガラツドで架橋したＰＰＰコアセルベートのデーターも挙げである。 この場合にも同様に温度の上昇に伴いニラストマーカの急激な上昇がみられるが 、この曲線は約１５゛Ｃ高温側ヘシフトしている。したがって、第２図に含まれ る結果は、ＣＨ２残基の添加（ＶａｌのＩｌｅによる！換）により、遷移の前後 でポリペンタペプチドの配座を変化させることな（遷移を１５°Ｃだけ低温側ヘ シフトする３種類の異なる物理的方法を示している。天然産のエラスチンのＰＰ Ｐについて前に報告したデーターは、構造上の秩序が増加とニラストマーカの増 加との相関を示しており、１５“Ｃだけシフトした遷移を有するｌｉｅ’−ＰＰ Ｐデーターは秩序の増加とニラストマーカの増加とが強制的にカップリングされ ていることを示しているものと思われる。 すなわち、秩序の増加とニラストマーカの増加との相関はＰＰＰでみられる。Ｔ ｉｅ’−ＰＰＰと同様に遷移が低温側ヘシフトするとその進展またはニラストマ ーカは精確に低温側ヘシフトする。このようなエラストマー性ポリペプチドでは 秩序の増加とニラストマーカの増加との厳密なカップリングがあるものと思われ 、分子構造はこれが如何にして起こるかのについての理解を提供する。ＰＰＰと Ｉｌｅ’−ＰＰＰの配座が伯でおり（第３図を参照）且つこれらの２種類のポリ マーの弾性率が類似していることから、これらは進化論上での（ＶＰＧＶＧ）、 、の保持における要因であるとは思われないことを示唆している。 明確なことは、−ＣＨ，−残基の少量を添加しても、精確でなく、非制限的な疎 水性会合の立体化学にはほとんど影響しないが、熱力学には有意な影響を及ぼす ということである。 工ｌｅ側鎖を取り巻く水の大きなりラスレート状ケージは側鎖の周りの一層秩序 だった水が余り秩序のないバルク水になり、低温での遷移ではΔＨ＝ＴΔＳとな るので、一層大きなΔＳを提供する。熱分析により、ＰＰＰのΔＨは１力ロリー ／ｇと測定され、これはペンタマー１モル当たり約０．５キロカロリーである。 したがって、エントロピー変化における増加は遷移の温度を約２９８°Ｋから２ ８３°Ｋまで約１５°Ｃ低下させるには約５％必要でない、アミノ酸についての 既知の疎水性尺度を用いると、キロカロリー１モルの遷移尺度の自由エネルギー で与えられる疎水性は、ＶＰＧＶＧについては−４，１０であり、ＩＰＧＶＧに ついては−５，３８である。用いられる疎水性の程度は一層秩序だったポリペプ チド状態の立体化学によって変わることが予想されるが、総合的なポテンシャル 効果の総てが実現されるとは思われない。 本発明のもう一つの態様によれば、遷移温度に対する前記の疎水性効果はエラス チンポリテトラペプチド（Ｖａｌ’　−Ｐｒｏ”−Ｇｌｙ’−Ｇｌｙ’）ｎによ っても支持されることも判った。すなわち、高分子量ＦＴＰは可逆的な温度依存 性の凝集を行い、凝集開始が４８°Ｃであり高分子量のＰＰＰについての２４° Ｃとは異なることも見出だした。 しかしながら、ＦＴＰに対する逆温度遷移は約７０°Ｃでのみ完結することも見 出だした。更に、この遷移が高温であることは、ＰＰＰに比較してＦＴＰの疎水 性が低いことを考慮することによって説明されると思われる。 例えば、Ｇ１ｙ残基の疎水性をＯとしたプルーブリース疎水性尺度用いると、ペ ンタマーＶＰＧＶＧの遷移の自由エネルギーは−４１００カロリー１モルであり 、テトラマーＶＰＧＧの自由エネルギーは−２５４０カロリー１モルとなる。し たがって、反復単位の疎水性が律速因子である時には、ＦＴＰの逆温度遷移はＰ ＰＰよりも高温になる。更に逆温度遷移（分子内秩序の増加）がニラストマーカ の進展を必要とする場合には、ＦＴＰマトリックスのニラストマーカの温度依存 性は、ＰＰＰマトリ・ンクスよりも高温側へ同様にシフトすることが予想される 。 この逆温度遷移は、実際にはＦＴＰでは５０°Ｃ付近に集中し、ＰＰＰよりも２ ５°Ｃ程度高温ヘシフトしている。Ｉｌｅ’−ＰＰＰでは、ＰＴＰよりも３０° Ｃ程度低温ヘシフトする。また、温度を上昇させるとニラストマーカもＰＰＰマ トリックス（２０メガランドで架橋）と比較してＦＴＰマトリックス（２０メガ ランドで架橋）については約２５℃高温ヘシフトすることも見出だした。 したがって、上記の観点では、本発明のＦＴＰおよびＰＰＰマトリックスまたは その類憤体を適当に組み合わせたものを選択することによって、エラスチンＦＴ Ｐ、　ＰＰＰおよびその類似体、およびＰＨＰを含むバイオエラストマーの遷移 温度を約７５°Ｃの範囲に亙ってシフトさせることが可能である。更に、この遷 移が水／エチレングリコール中でのＰｈｅ’−ＰＰＰについて約−２５°Ｃの範 囲で起こるかまたは水中でＦＴＰについて約５０″Ｃで起こる場合には、ニラス トマーカが大巾に変化するが、温度の変化は比較的小さい。 したがって、−（ＶＰＧＧ）、、−のような疎水性を減少させる反復単位を配合 したバイオエラストマーを提供することが可能である。 特に、本発明によれば、テトラペプチドを存するエラストマ一単位、またはペン タペプチド或いはその単位であってヘキサペプチド反復単位およびその混合物に よって改質されたものを含むバイオエラストマーであって、反復単位が疎水性ア ミノ酸およびグリシン残基から成る群から選択されるアミノ酸残基を含み、反復 単位はβ−旋回を有する配座であって、式 ％式％ （式中、Ｘ３はＰＧＧ、　ＧＧ、　Ｇまたは共有結合であり、Ｙ３はνＰＧ、　 ＶＰ、　Ｖまたは共有結合であり、■はＬ−バリンのペプチド形成性残基であり 、ＰはＬ−プロリンのペプチド形成性残基であり、Ｇはグリシンのペプチド形成 性残基であり、ＸはＰＧＶＧ、　ＧＶＧ、　ＶＧ、　Ｇまたは共有結合であり、 ｎは１〜５．０００の整数であるかまたはｎは０であり、Ｘ３とＹ３は一緒にな って反復テトラマ一単位を構成する）を有するポリペンタペプチド単位を、バイ オエラストマーのニラストマーカ発現を所定温度に調整するのに十分な量で含む バイオエラストマーが提供される。 更に、本発明は、テトラペプチドを有するエラストマー性単位、またはペンタペ プチドまたはその単位であってヘキサペプチド反復単位およびその混合物によっ て改質されたものを含むバイオエラストマーであって、反復単位が疎水性アミノ 酸およびグリシン残基から成る群から選択されるアミノ酸残基を含み、反復単位 はβ−旋回を有する配座であって、（Ａ）式 ％式％ （式中、Ｘ’、Ｙ’、Ｐ　、　Ｇ　、　Ｉ　、　Ｖおよびｎは前記に定義した通 りである）を有するポリペンタペプチド、（Ｂ）式 ％式％ （式中、Ｘ”、Ｙ”、Ｐ　、Ｇ　、Ｖおよびｎは上記に定義した通りである）を 有するポリペンタペプチド、または（Ｃ）式 ％式％ （式中、Ｘ”、Ｙ”、Ｐ　、Ｇ　、Ｖおよびｎは上記に定義した通りである）を 有するポリペンタペプチドであって、前記のバイオエラストマーのニラストマー カの進展を所定の温度に対して調製するのに十分な相対量で有するものも提供さ れる。 本発明によれば、ｌｉｅ’−ＰＴＰのようなＰＴＰ類似体であって前記の各種の ＰＰＰ類似体に類似のものも提供される。実際に、任意のＦＴＰ類似体であって 、（ＩＰＧＧ）のような官能性反復単位の疎水性を減少させるのに十分であり且 つバイオエラストマーの弾性を保持するものを本発明のバイオエラストマーの調 製に用いることができる。したがって、前記の原理の観点では、この開示の観点 で当業者が本発明により有利に用いられる他のＦＴＰ類似体を確定することがで きる。 また、本発明によれば、テトラペプチドを有するエラストマ一単位、またはペン タペプチド或いはその単位であってヘキサペプチド反復単位およびその混合物に よって改質されたものを含むバイオエラストマーであって、反復単位が疎水性ア ミノ酸およびグリシン残基を含み、反復単位はβ−旋回を有する配座であって、 式 ％式％ （式中、Ｘ４はＰＧＧ、　ＧＧ、　Ｇまたは共有結合であり、Ｙ４はＩＰＧ、　 ＩＰ、　Ｉまたは共有結合であり、ＩはＬ−イソロイシンのペプチド形成性残基 でアリ、■はＬ−バリンのペプチド形成性残基であり、ＰはＬ−プロリンのペプ チド形成性残基であり、Ｇはグリシンのペプチド形成性残基であり、ＸはＰＧＶ Ｇ、　ＧＶＧ、　ＶＧ、　Ｇまたは共有結合テアリ、ｎは１〜５，０００の整数 であるかまたはｎはＯであり、Ｘ４とＹ４は一緒になって反復テトラマ一単位を 構成する）を有するポリペンタペプチド単位を、バイオエラストマーのニラスト マーカ発現を所定温度に調整するのに十分な量で含むノくイオエラストマーが提 供される。 勿論、本発明の範囲内には、前記の構造上の特徴を有し、反復単位（ＩＰＧＶＧ ）　、、（ＶＰＧＶＧ）、、、（ＶＰＧＧ）　、、、（ＴＰＧＧ）、または他の 類似体、例えばＡｌａ”−ＰＰＰまたはＰｈｅ’−ＰＰＰの任意の組み合わせを 有するバイオエラストマーも包含される。 すなわち、本発明は、一般的にはテトラペプチドを有するエラストマ一単位、ま たはペンタペプチド或いはその単位であってヘキサペプチド反復単位およびその 混合物によって改質されたものを含むバイオエラストマーであって、反復単位が 疎水性アミノ酸残基およびグリシン残基を含み、反復単位はβ−旋回を有する配 座であって、このβ−旋回はテトラペプチドまたはペンタペプチド単位またはそ の反復単位を有するポリペンタペプチド単位を、バイオエラストマーのニラスト マーカ発現を所定温度に調整するのに十分でありバイオエラストマーの弾性を保 持するのに十分な量で含む総てのバイオエラストマーを包含する。 しかしながら、ＦＴＰに関する本発明の各種態様を明確にするために、下記の実 施例および討論を提供する。勿論、これらの実施例は単に冷時のためのものであ り、本発明を制限するためのものではない。 皇族■ ペプチドの合成ニ 一般的なアプローチ：ポリテトラペプチド、（ＶＰＧＧ）、、は出発四量体単位 としてＶａｌ　−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ、　Ｇｌｙ−Ｖａｌ　−Ｐｒｏ　−Ｇ ｌｙ、　Ｇｌｙ　Ｇｌｙ−Ｖａｌ−ＰｒｏまたはＰｒｏ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｖａ ｌのごとき物質の何れかの配列を用いて合成できる。本研究所では当初、ペンタ −クロロフェニルエステル（ＯＰＣｐ）活性化法トヘンタニトロフェニルエステ ル（ＯＮｐ）活性化法両者による配列（ＶＰＧＧ）を採用した。後の方法では目 立って高い分子量の重合体を得ている。配列、（ＧＶＰＧ）も０Ｐｃｐ活性化法 が使用できるが、ポリマーの大きさについては一切発表されていない。重合用と して種々の活性基を持つ玉量体をことなる配列によりポリペンタペプチド、（Ｖ ＰＧＶＧ）ゎとして合成する場合の観察結果では、Ｃ−末端アミノ酸としてＰｒ ｏ、および活性化用−〇ｎｐを有する玉量体は高分子量のポリマーを与えるよう である。 同種結果はポリへキサペプチド、（ＶＡＰＧＶＧ）、、を生成する場合にも得ら れる。したがって同種アプローチはＦＴＰの場合、すなわち−〇Ｎｐ活性化によ る配列（ＧＧＶＰ）を得る場合にも役立つ色判定シタ。比較ノタメ、Ｈ−ＶＰＧ Ｇ−ＯＮｐ、　）ｌ−ＧＶＰＧ−ＯＮｐおよびＨ−ＧＧＶＰ　−ＯＮｐについて もすべて合成試験を行った。予測どおり、後者四量体序列ではＴＰＩの研究の結 果、きわめて高分子量ポリマーが得られた。この後者物質の合成結果をまとめた のが図式Ｉである。そのＣ−末端に光学的活性を示す。 嵩高のアミノ酸を含むことから、序列（ＰＧＧＶ）重合体は調査の対象としなか った。 図式　■ Ｈ−（Ｇｌｙ−Ｖａｌ　−Ｇｌｙ−ＩＬｅ−Ｐｒｏ）ｎ−ＯＨの合成ｉ　）　Ｈ ＤＣＩ／ＨＯＢｔ　：　ｉｉ　）　Ｈｚ−Ｐｄ／Ｃ：山）　ＩＢＣＦ−ＨＯＢｔ 　：１ｖ）ＨＣＩ／ジオキサン　Ｖ）ビス（バラ−ニトロフェニル）；ｔｙ−； ｌ：ネートｖｉ）　ＴＦＡ　ｖｉ）　ＤＭＳＯ−ＮＭＭカップリング用にＥＤＣ Ｉを用いてＢｏｃ　−ＧＧ　−ＯＢＺ　Ｉを生成し、これを水素化して酸（ｎ） を得る。　Ｂｏｃ−ＶＰ−ＯＢｚｌ　（ｍ　）はＨＯＢｔを用い無水物混合法に より合成し、脱ブロツク操作後、ＨＤＣＩ−ＨＯＢｔを用い■とカップリングさ せＢｏｃ　−ＧＧＶＰ　−ＯＢｚ　１（ＩＶ）を得る。酸、（Ｖ）、に水素添加 したのち、これをビス−（パラ−ニトロフェニル）カーボネートと反応させ、− ０Ｎｐ（ＶＩ）に転換する。　Ｂｏｃ−基を除いたのち活性エステルを重合させ 、ｓｏ、ｏｏｏ分子量カットオフ透析チューブを用い水透析を行い親油性とし、 中間および最終生成物はＣ−１３核磁気共鳴分析、薄層クロマトグラフィー（Ｔ ＬＣ）分析および元素分析により定量した。 合成の詳細： バリンおよびプロリンはＬ構造のものを採用しＢｏｃ−アミノ酸は、Ｂａｃｈｅ ｍ社（カリフォルニア州、トランス在）から、）１０ＢｔはＡｌｄｒｉｃｈ　Ｃ ｈｅｍｉｃａ１社（ワイオミング州、ミルウオーキー在）から、また、Ｂｌｏ− ５ｉｌシリカゲル（２００〜４００メツシュ品）はＢｉｏ−Ｒａｄ研究所（カリ フォルニア州、リッチモンド在）からそれぞれ購入した。ＴＬＣ用プレートはＷ ｈａｔＩＩｌａｎ社にュージャージー州りリフトン在）から入手し、生成物の均 質性試験用として次の溶剤系を使用した。Ｒｔ’、　ＣＨＣｈ（Ｃ）：ＭｅＯＨ （Ｍ）　：　ＣＨｓＣＯＯＨ（Ａ）、９５：５：３、Ｒ，Ｚ、ＣＭＡ（８５：　 １５　：　３　）；Ｒｆｓ、　ＣＭＡＣ７５：　２５　：　３　）　Ｒｒ’、Ｃ Ｍ（５：１）、元素分析はＭｉｃＡｎａｌ　（アリシナ州、タスコン在）で実施 し、融点は７ｈｏｍａｓＨｏｏｖｅｒ融点測定装置を用い測定したが補正は行っ ていない。 ＢＯＣ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−ＯＢｚｌ　［Ｉ　）　：ＣＨＣｌ３（５０ｄ）とアセ トニトリル（５０ｄ）との混合物中、Ｂｏｃ−Ｇｌｙ−ＯＨ（１７，５２ｇ、０ ．１モル）を−１５°Ｃまで冷却し、ＥＤＣＩ（１９，１７ｇ、０．１モル）を 加え、２０分間撹拌する。この生成物にＣＨＣｌ　ｓ　（１００Ｍ１）中トシル Ｈ−Ｇｌｙ−ＯＢｚｌ（３７，１ｇ、　０．１１モル）とＮ間（１２，０９ａｄ 、０．１１モル）含有の予冷液を加え、室温で一夜かく拌する。ｉ剤を除去した のち、残渣をＣＨＣｌ３中に加え酸・アルカリ抽出し、石油エーテルで練和後３ ０．２ｇの１を得る。（収率：　９３．７％、ｍ、ｐ　８２〜８３°Ｃ，Ｒｆ” 　０．５２、Ｒ，４，０，８２、Ｃ１ｂＨ２□Ｎ２０１分析結果、計算（＋［Ｃ ＝５９．６１８＝６．８８、Ｎ−８，６９％、実測値Ｃ＝５９．４３　、Ｈ−６ ，８８、Ｎ−８，３５％〉ＢＯＣ−Ｇｕｙ−Ｇｕｙ−ＯＨ（ＩＩ　＞■の（１０ ｇ、０．３１モル）を１０％Ｐｄ−Ｃ触媒（１ｇ）を用い、４０ｐｓｉ　（２， ８ｋｇ／　ＣＩｌ＋　）圧力下に酢酸（１００ｄ）中で水素添加する。 珪藻土セライトを使用して触媒を濾過し、溶剤は減圧下で除去する。残渣はＥｔ ＯＡＣと練和し、ＥｔＯＡＣと石油エーテルを用い濾別、洗浄した後乾燥して６ ．３ｇの（ＩＩ）物質を得る（収率、８７．５％）　、　ｔａ、ｐ　１１８〜１ ２０°Ｃ（分解状！り　、Ｒｆ”、　０．２８；Ｈ，２，０，４４、ＣＪｌ＋Ｊ ｚＯｓＨｚＯ分析結果、計算値（Ｃ＝４３．１９　：Ｈ−７，２５、Ｎ＝１１． １９％）実測値（Ｃ−４３，５３、Ｈ＝７．４０、Ｎ−１０，９０％）を示す。 ＢＯＣ−Ｇｌｙ　Ｇｌｙ−Ｖａｌ　−Ｐｒｏ−ＯＢＺＩ　（■）　：■の（６， ０ｇ　、　０．０１４８モル）をＨＣＩ／ジオキサンを用い脱ブロフキングし、 溶剤は減圧下で除去する。残渣はエーテルで練和しさらにエーテルと石油エーテ ルを用い濾別、洗浄、乾燥する。ニーで、ＥＤＣＩ　（２，６０ｇ　）およびＨ ＯＢｔ（２，０７ｇ　＞を１０％過剰のもとにＤ肝中■の（２，８６ｇ、０．０ １２３モル）と結合したきわめて吸湿性の高い物質（４，２ｇ　、　０．０１２ ３モル）が得られる。反応はＩを得る方法と準じて行い、定量収率のもとて白色 フオーム状の■が生成する。ｍ、ｐ約５４〜６２°Ｃ，Ｒｔ”　０．４２、Ｒｆ ３０．７４を示し、ＣｚＪ３ｓＮａ）　７の分析結果、計算値として（Ｃ−６０ ，２１、Ｈ＝７．３８、Ｎ＝１０．８０５％）実測値（Ｃ＝６０．０、Ｈ−７， ４６、Ｎ　＝１０．８１％）を得る。 ＢＯＣ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｖａｌ　−Ｐｒｏ−ＯＨ（Ｖ）　：■の（６，２ｇ、 ０．０１２モル）を酢酸中で水素添加しＨの場合に準じて操作し定量収率で（Ｖ ）が得られるが、約ｍ、ｐ　７４．３〜８３℃を示す、　Ｒｔ”　：　０．２５ 、Ｒ，’　：　０．１５でありＣｒｑＨｘｚＮａＯｒの分析結果、計算値（Ｃ− ５１，１０、Ｈ＝７．６７、Ｎ＝１２．５４％）実測値（Ｃ−５１，２８、Ｈ＝ ７．５０、Ｎ＝１２．３８％）を得る。 ＢＯＣ−ＧＬｙ−Ｇｌｙ−Ｖａｌ　−Ｐｒｏ−ＯＮＰ　（Ｖｌ）　：■の（５， ３ｇ、０．０１２３モル）をピリジン（３０戚）中ビス−（ｐ−ニトロフェニル ）カーボネート（５，６４ｇ、０．０１８５モル）と反応させる。溶剤除去後、 残渣をＣＨＣｌ５中に取り、酸、アルカリ抽出する。ペプチドは、シリカゲル− カラムを用いクロマトグラフ操作し当初ＣＨＣＨｌ　ｓで溶離したのちさらにＣ ＨＣＨ１３中３５％アセトンを加えて溶離し、ｎ、ｐ約７４−７９°ＣのＶＩ４ ．７ｇが生成する（収率６９．２％）。Ｒげ０．７６、Ｒ，’　０．７５、Ｃｚ ｓＨｓｓＮｓＯｌ、１／２　ＨｔＯとしての分析結果は計算（！（Ｃ＝５３．７ ５、Ｈ＝６．４９、Ｎ＝１２．５３％）実測値（Ｃ＝５３．６９　、Ｈ＝６．４ ４、Ｎ＝１２．３４％）を示す。 Ｈ−（Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｖａｌ−Ｐｒｏ）、１−ＯＲ（ＶＩ）　。 ■の（４，５ｇ、０．００８２モル）をＣＢＣＩ　３　（２０ｄ　）中ＴＦＡ　 （３５ｍ）を用い３０分間反応処理し溶剤は減圧下で除去する。残渣をエーテル で練和し、エーテルついで石油エーテルを用い濾別、洗浄後乾燥する。ＤＭ’Ｓ Ｏ（７，６ｄ　）およびＮＭＭ（１，２２ｊｄ、１．６当量）を加えたＴＦＡ塩 （３，９ｇ、０．００６９モル）を１４日間かく拌する。 これを冷水で希釈したのち、ポリマーを５０ｋＤカツトオフ、透析チューブ中、 １５日間毎日水をとりかえつ一透析し残留物を凍結乾燥し、ポリテトラペプチド １．６５ｇを収率７７％のもとに生成させる。ポリマーのＣ−Ｃ−１３Ｎ？スペ クトルを第５図に示す。対象条件すべてについて測定した結果、とくに異常なピ ークが見られず合成の終了かたしかめられた。 本発明の生体エラストマー製造に関し、微生物による生合成を検討する場合上記 に関係のある事項について次に二、三説明を加える。 ・コアセルベーション　の：　≦１ 水中ではポリペプチドは可逆的なコアセルベーション凝集を示し明瞭な組成の新 規相を形成する。会合は温度を高めると生じ、温度を低めると分離を起こす。コ アセルベーションの経過は、Ｃａｒｙ　１４型分光光度計ＣＣ５００ｎに設定） 、３０°Ｃ／時の走査速度のＮｅ５ｌａｂ　ＥＴＰ　−３型温度プログラマーお よびＯｍｅｇａ１９９Ａ装置を用い、濁度と温度とを関数として測定追試した。 サンプルセルは凝集体が分離せぬごとく、または平衡の達成を容易にするため、 振動室（３００Ｈ２使用）中に据える。コアセルベーションの温度発現は濃度に より影響を受ける。高濃度を示シタのち、その濃度は低下傾向を示し、約４０■ ／ｌの高分子量エラストマーポリペプチドの状態に達し、濁りは温度が高まるほ ど増大する傾向を示す。 ・旦長二魚１■皿足 脱イオン蒸留（石英浸漬型ヒータ使用）水ＩＩＩＩｆｌ中５■ＦＴＰの円形二色 性の測定には、円形偏光を左・右に３３０Ｈｚ変調させるモデル６００１円形二 色性付属装置付のＣａｒｒｙ　６０分光偏光計を使用した。　ＰＰＰ系の測定に 比し、ＦＴＰ凝集体の大きさ即ち相対透明性は小さいため（溶液、基質間の屈折 率差が比較的小さい架＠　ＦＴＰ基質を有するため）このＣＤ研究には５■／ｄ の濃度が使用でき、とくにＣＤスペクトルの粒状質の光散乱歪の影響を考慮する 必要はない。このことは２２Ｏｎｍ付近のマイナス帯域の測定からも明らかであ り、この状態は粒子量が大きくなるにつれ、減衰と同時に赤色に移動する。 ・果贋工ＩＬＬΔ１製 ＦＴＰは低温チューブ内で２２０■水中にペプチド１３０■を溶解させγ〜照射 架橋用として調製する。前記乳鉢−低温チューブ組立装置中、４０°Ｃのもとて 一夜放置すると剪断歪を呈するが、このサンプルをＡｕｂｕｒｎ大学核研究セン ター内で約８，０００レントゲン／分のＴ−照射にさらした。この場合十分な照 射時間をかけ、吸収線量は２０　ｘ　１０６　（２０ミリラド）となるごとく調 製した。 ・払１はしｊ１定 熱弾性は応力−歪計装置を用い試験した。サンプルの緊締は二段階に行い、その 操作中の材料破損を防ぐようにした。 まず上部クランプでサンプルを軽くつかみ、温度を６０℃に高め、一方、温度ジ ャケット内の水中にこれを浸漬し、約２時間かけて平衡状態とする。測定力は、 サンプルの重量と水中との緊締がゼロに設定され釣合う状態に保つ。次に下部グ リップをサンプルに取りつけ、両グリップを用いてサンプルを緊締保持する。底 部クランプを応力−歪測定状態に据え、４０％伸びを与えて停める。７０°Ｃ温 度からはじめて４０″Ｃとなるまで５°Ｃ刻みに力状態を記録し４０°Ｃでは力 はＯ状態となる。 跋荻に果 ・コアセルベーションの温度影響 ポリテトラペプチドは４０°Ｃ温度以下では任意の割合で水に溶解する。４０° Ｃ以上に昇温すると、溶液は濁りはじめる。これを放置すると、沈降して濃密な コアセルベート（堆塊層）と呼ぶ粘弾相が形成される。この反応は容易に逆転で き、温度を下げると濁りは消え、コアセルベートは再溶解しやすくなる。濁度と 温度関係を追試することにより濃度に影響されるコアセルベーションについての 温度態様図が得られる。さらに濃厚溶液を用いると、濁りの発現温度は低まるが 、最終的にはさらに濃度を増しても濁りを生ずる温度低下を示さぬようになる。 濃度を高めても濁りを発現さす温度低下をおこさぬ低濃度を、濃度の上限と呼ぶ 。この場合の高分子量ＦＴＰの濃度上限は、４０■／ｄであり、１００■／ｄで も同一形態を呈する。４０■／Ｉｄ以下に希釈すると、濁り発現温度が高まる方 向に推移する。この状態を示したのが第６図であり、このデーターはＰＰＰにつ いての同種データーに対応する。 ＦＴＰの濃度上限が４９°Ｃを示すに対し、ＰＰＰの濃度上限値は２５°Ｃであ る。四量体の疎水性の低減により凝集の見込まれる疎水性相互作用をおこす必要 温度上昇は２４°Ｃと見られる。 ・旦星二亘性 第７図に水中５■／ｄ　ＦＴＰについての４０″ＣのＣＤスペクトル（カーブａ ）と６５°ＣにおけるＣＤスペクトル（カーブｂ）を示す、カーブａでは２２Ｏ ｎ＋ａ付近に一つのマイナス帯域が、また１９５〜２００ｎｍ波長で第二のマイ ナス帯域が見られる。この後者の波長域は、限定序列のポリペプチドの発現を示 すが、その理由は完全に不規則構造を示すポリペプチドは、−４Ｘ１０４の楕円 率を示す１９５ｎｍ付近のマイナス波長域を有すると見なされるためである。　 ＦＴＰについての短波長マイナス域の大きさが比較的小さく、また、２２Ｏｎｍ 付近にマイナス帯域があることから３５℃ではある程度のＦＴＰ規則性のあるこ とが分かる。 温度を高めると短波長マイナス域の大きさは低減し、これにより分子間の規則性 が強くなる方向に移動する。この移動状態を第８Ａ図に示す、その中点が比較対 照する濃度のもとで、コアセルベーション温度挙動（第６図、カーブＣ参照）中 のはり中点に相当することは興味深い。ＦＴＰについて留意すべき点は分子間規 則変動が、分子間相互作用に先行すること、即ち、第６図で示す凝集作用温度よ りがなり低温で始まることである。比較として第７図にＰＰＰについてのＣＤス ペクトル図を示すが、この場合にもスペクトルに類憤変動がみとめられる。たｇ 　シ１９５ｎｍ付近のマイナス波長域は一層明瞭にあられれ温度の上昇によりさ らに強い規則性への移動が見られる。 第８Ａ図ではＦＴＰの転移に対し、ＰＰＰの逆転温度転移状態が示されている。 第６図に見られる凝集データ同様、ＦＴＰ分子間の転移に対する温度中点は、Ｐ ＰＰについての温度中点より約２５°Ｃ高目の方向にずれている。このためＦＴ Ｐの分子間規則性は五量体に比し四量体の疎水性が低いことから、高温側に移動 している。 ・塾見箪ヱニ叉二 弾性力が温度に左右される熱弾性データを４０％伸長状態にある２０ミリラド架 橋ＦＴＰについて第８Ｂ図に示した。４０℃以下の温度では、この基質の示す弾 性力はきわめて弱い。しかし４０°Ｃ以上に温度が高まるにつれ１、その値が７ ０℃付近では弾性力は最大となる。同時に比較参考として２０ミリアトの架橋Ｐ ＰＰ基質についての熱弾性データを第８Ｂ図で示すが、この基質も同種の転移状 態を示す。しかし２５°Ｃへの低温度移動の程度は約２０″と見られる。第６図 で示すＦＴＰについてのコアセルベーションおよび楕円率の発現と温度との相関 に見られるごとく、弾性力の発現はＰＰＰの場合に比し約２５°ずれてあられれ る。この特性は反復単位で見られる疎水性と相関がある。とくに興味ある点はＦ ＴＰにおける楕円率データと、第８図に見られるＰＴＰ熱弾性データーとの比較 である。分子間規則性測定手段となる楕円率の示す転移は３５〜４０℃の範囲で 始まり、同様に弾性力は４０″Ｃ以下のもとで正しく発現しはじめる、この二つ の物理測定操作により、転移は基本的に７０°Ｃまでには完了する。分子間規則 性の増大と弾性力増大との間には緊密な平行関係が見られる。濁りを生じた後、 付加的な分子間反応が５０°Ｃ付近に至るまで明瞭にあられれぬ理由は、ＦＴＰ 基質が弾性力の誘因をなす分子内−分子間反応の輪郭を決定し得るためと思われ る。 ＦＴＰの構造特徴とＰＰＰのそれとはきわめて近似していると見なされる。たと えば、同じ原理がＰＰＰについても明らかに適用されるごときである。タイプ■ のＰｒｏ”−Ｇｌｙ”β−旋回は第二構造特徴の主体を占め、温度の上昇につれ 、規則性付与工程は分子内疎水相互作用の最適化を与える逆転温度転移の特徴を 持つこと−なる。その概要構成は再度、らせんの回転間にβ−旋回スペーサーを 有し、かつ、分子内の疎水性接触の役を果すＶａｌとＰｒｏの側鎖を備えた開放 らせん特徴を示すことである。これにつながる部分は必然的に短縮化され、振動 発現はＧｌｙ’−Ｖａｌ’ペプチド成分に集中されるはずである。 周期的な確定相間々係にもとづくと、ＰＰＰβ−らせん体に対し旋回当り約３個 の三量体の存在に対し、ＰＴＰβ−らせん体ではその転回当り約４個の四量体が 存在すること−なる。 ・反復単位疎水性の効果 弾性力の増大方向への移行により実質的にペプチド構成分の疎水特性に応じ、温 度転移に逆転を生じることは反復単位の疎水性を変える場合の転移移動方向から も明白である。反復単位の疎水性が増すにつれ、転移温度は低値に向って移行す る。Ｎｏｚａｋｉ−Ｔａｎｆｏｒｄ−Ｂｕｌｌ−Ｂｒｅｅｓｅの疎水性能尺度を 用いると、三量体（ＶＰＧＶＧ）の転移自由エネルギーは−４１００ｃａｌ／％ ル、一方四量体（ＶＰＧＧ）に対する上記値は−２５４０ｃａ１１モルとなるは ずである。ΔＨ＝ＴΔＳ転移およびΔＨ一定の転移についてはΔＳを生じる疎水 性が低価の場合比較的高温を必要とする。第７および８図のデーターは三量体の 疎水性を低めるためには一層疎水性の高い三量体に対するより、転移に対し一層 高温を必要とすることが分かる。この知見はＩＬｅ’−ＰＰＰの場合に与えられ る上記の結果とよく符号している。（ＩＰＧＶＧ）、、、またはＩＬｅ’−ＰＰ Ｐを調製する場合ＩＬｅ’−ＰＰＰは堆塊を生じ、温度を増大すると分子内規則 性を高め、また、ＩＬｅ’−ＰＰＰ基質は温度の上昇とともに弾性力を高める。 たりし転移は９℃に移行し、この三量体、ＣＩＰＧνＧ）、の疎水性は−５３８ ０ｃａ１１モルと見られる。第９図では比較参考のため、三種のポリペプチドエ ラストマーの転移温度と反復単位の疎水性の割合が示されている。移動方向が正 しいだけでなく、その発現程度もはヌ゛正確と見られる。このことがら、分子内 規則性と弾性方発現を生む逆転温度転移が、現実に反復単位の疎水性能に比例す ることは明らかであり、第７図と８図の転移を詳細比較した結果から、弾性方発 現の主体をなすものは疎水性相互作用を利用した分子内反応であることも確がで ある。 この結果、本発明の生体エラストマーは、広い温度範囲のもとで、弾性力を発現 させる点で多種の機能性反復単位を含むことができる。 たとえば、本生体エラストマーは上記に準するものとして下記反復単位の何れか −Ｘ’　−（ＩＰＧＶＧ）、ｌ−Ｙ’ −Ｘ”　−（ＶＰＧＶＧ）、、−Ｙ” −Ｘ’　−（ＶＰＧＧ）　ｌｌ−Ｙ’ −Ｘ’　−（ＩＰＧＧ）ゎ−Ｙ４ を単独または相互に組み合わせ、予備設定温度条件下で生体エラストマーに最大 に近い弾性力を発揮できることきエラストマー構成とすることができる。 しかしまた、本発明の範囲内でＰＰＰ、　ＦＴＰおよびその組み合わせ体のすべ ての類似物質を対象とすることもでき、このものによりＰＰＰおよびＦＴＰの反 復単位（群）の疎水性を変動させ、粘弾性相の形成またはポリペプチドの振動特 性つまり弾性に支障を来さぬ構成とすることが可能である。 この類似物質および上記組合せの他の実施例として下記序列高分子 ｌｌ　ＰＧＶＧ　−Ｑ　−ＶＰＧＶＧｅ−。 ＋１ＰＧＶＧ−Ｑ−ＶＰＧＧ＋。 一＋ＩＰＧＶＧ−Ｑ−ＩＰＧＧｅ−。 −＋ＶＰＧＶＧ−Ｑ−シＰ　Ｇ　Ｇ＋。 −＋ＶＰＧＶＧ−Ｑ−ＩＰＧＧ＋。 −＋ＶＰＧＧ　−Ｑ−Ｉ　ＰＧＧ汽 が挙げられる。たりし式中のＱは直接共有結合がまたは散在アミノ酸残留物（群 ）とし、この残留物のためポリペプチドの弾性に支障を及ぼさぬものとする。 反復性ペンタペプチド序列の他、反復テトラペプチド序列を広範囲に置換使用し 、反復単位の疎水性を生体エラストマーの弾性を保持する限度で変え得ることは 勿論である。たとえば、結合ペンタペプチド反復単位の一般式を＋Ｒ＋ＰＲｚＲ ｓ＋−１とし 式中Ｒ８はＰｈｅ、　Ｌｅｕ、　ＩＬｅおよびＶａｌ基から選定したペプチド生 成残留物、Ｒ２はＡＬａとＧｌｙ基から選定の残留物、Ｒ５はＰｈｅ＋　Ｌｅｕ ＋　ＩＬｅ、　Ｖａｌの基から選定の残留物、ｎは１から約５０００までの整数 の一つ、ＰはＬ−プロリン−生成残留物、Ｇはグリシン−生成残留物としてあら れすことができる。この結果、上記三量体序列のくホモポリマー）を利用するか 、または上記序列のくコポリマー〉を本発明の適用範囲内で他の反復単位と結合 利用できる。 なお、一般的に式 ％式％） のテトラペプチド反復単位を利用することもできる。たヌ”し上式中Ｒ０とｎと は三量体序列の場合の上記設定値とする。 この反復単位を本発明の生体エラストマーの十分な量と結合させ生体エラストマ ーの弾性方発現を予備設定温度下で調整操作する。 通常、本発明の生体エラストマーの何れかと組み合わせることにより、生体エラ ストマーはＰｈｅ’　ＰＰＰ＋　ＡＬａ”　ＰＰＰ＋ＩＬｅ’−ＰＰＰまたはＩ Ｌｅ’−ＦＴＰのごとき機能性反復単位のくホモポリマー〉とするか、または、 一般式＋５ａ−Ｔｂ）、、であられすくコポリマー〉としても差し支えない。た りし式中ＳまたばＴは生体エラストマーの弾性方発現温度を変動または移行させ る目的の機能性反復単位とし、ＳまたはＴの何れか残存する単位は、生体エラス トマーの別種反復単位をあられすものとする。上記のごとくこの（コポリマー〉 はブロック型またはランダム型何れでもよくこれによりａとｂとは１またはそれ 以上の整数でも構わない。 ナオ、前記のごとく、このくコポリマー〉については、一つ以上の機能性反復単 位を用い、弾性方発現の温度の調整が可能である。このため、上式のＳとＴの何 れの単位もたとえば＋ＩＰＧＶＧ＋とイνＰＧＶＧ３−　のごとき反復単位とし てもよく、ＳとＴの一方をＳｉ、Ｓｉｉ、Ｓｉｊ反復単位の部分集合構成として も勿論差し支えない。たとえば三組の部分集合を（ＩＰＧＶＧ）、（ＦＰＧＶＧ ）　、のＰＰＰ類似体とすることができ、この場合のＦはＰｈｅつまり（ＶＰＡ ＶＧ）の略号文字の一つとしてあられす。 ＳまたはＴの反復単位の何れかは、できれば１〜９９％のモル範囲にあるごとく する。一層好ましくはこの単位を５〜９５％のモル範囲内で組み合わせる。たり し、ことなる反復単位数の実質モル含有量は、第９図で示す疎水性尺度を用い、 希望する転移温度に直接比例するごとく選定する。 生　エラストマーのエンドローｅ　二重」す立方本発明の他の側面について言え ることは、上記生体エラストマーの弾性力の発現を調節して、この弾性力のく発 生）またはく消滅）が可能となることである。なお、本生体エラストマーの弾性 は基本的には温度により変動させ得るだけでなく、生体エラストマーの疎水性を 変えることによっても調整できることが分かった。 本発明による生体エラストマーが疎水性変動に対し敏感に作用することから、こ のエラストマーはｐＨ，Ｃａ″２イオンの変動にもきわめて鋭敏であり、しかも ホスホリル化−説ホスホリル化およびアミノ化−説アミノ化サイクルを含む構造 変化に対しても変動を示す。なお本生体エラストマーはこのエラストマーを含量 する水溶液中の溶解酸素より強い酸化性能を有する酸化剤の存在に対しても、き わめて高い反応性を示すことが分かった。以下この面について本発明の別の特徴 を説明する９ なお、本発明エラストマーの示す弾性力の発現により、この種エラストマーを各 種の弾性分子マシンとして有効に使用できる。この種マシンの説明、利用につい てもこの機会に説明する。 前記のごとく、本発明のもっとも基本的な特徴と関連して、調整手段を介し、こ のエラストマーの弾性方発現を可能とする（オン〉、（オフ）手段についても記 載する。 弾性素および弾性素−ライフボリラトラーおよびポリペンタペプチドの弾性力の 発現は、逆転温度転移現象によるものされる。なお、ペプチドの疎水性能が変動 すると、繊維の形成にか＼わる温度に変動を生じ、また強度の弾性状態を発揮さ せるため分子内の規則性を制御する温度も変動する。とくに、この種変動は、完 全に予測可能の状態で起きる。すなわち、疎水性能が高まり、低温状態で転移が 生じ、反対に疎水性が低減しくポリペプチド鎖が一層極性を呈し）、転移が高温 状態で生ずる場合に発現される。簡単に言えば、この種の構造機構には昇温時の ポリペプチドの高エントロピーから低エントロピー状態に移行する反応が伴う。 この状態を第１７Ａ図に示した。 しかし一方、第二の機構（第１７Ｂ図参照）のあることも分かっている。この機 構では、非弾性低エントロピー状態から弾性高エントロピー状態に規則的に温度 転移を行わすのに化学ポテンシャル変移を利用することができる。弾性力を（オ ン）に切りかえるため転移温度を低めるには化学反応を利用する。第１７Ｂ図で は、伸長状態にある非弾性α一つるまき線は高弾性らせん状態に転換され、これ を第１６図で示すごとく荷重の持ち揚げに使用できる。本質的にはα一つるまき 線の自由エネルギーを高め、および／またはらせん状態の自由エネルギーを低め る化学反応で弾性収縮を行わすのに利用できる。第１７Ｂで示す実施例では、温 度を高める際、高エントロピーから低エントロピー状態に移動させる標準方式が 示されている。化学ポテンシャルの変動を発生させる各種方式について述べると 次のとおりである。 初めに特記しておくことはＳ、Ｎ、９００，８９５号開示による生体エラストマ ーはすべて、本発明のこの利用面に好適なことである。したがって、こ−でＳ、 ８．９００８９５号出願書類の全内容について説明する。 まず、機械化学カップリングを行わす化学プロセスとしてあげられるのが、ｐＨ 変動を利用する方法である。実質的には、この機構について、ＦＴＰ、　ＰＰＰ 何れの製造方式であっても、どのアミノ酸残留物でも利用できる。たりし、この 残留物は、イオン化程度の変動には対し、ｐ）Ｉの変動に適合作用し、と（にβ −らせん構造に対し欠陥を生ぜしめないものとする。つまり、玉量体内および四 量体内の疎水性能相互作用を妨害せずまた反復単位間の疎水性相互作用に支障を きたさないこと＼する。 たとえば、一般式 ％式％ であられすＰＰＰ反応系列において、極性アミノ酸残留物を適当に置換操作させ ることにより、逆転温度を約２５℃がらさらに高温に転移さすことができる。置 換アミノ酸残渣にイオン化性側鎖、つまりＲ−基が結合している場合、転移の開 始はさらに高温側に移動するはずである。この結果、この反応系の弾性力はｐＨ を適宜変動させることにより、効率的に（オン）またはくオフ〉調整できる。 −４に、上述のごとく、特定のエラストマーの反復単位の極性を一層高める（す なわち疎水性を低める）ことにより、温度転移は一層高温側に移動する。この原 理に基づけばある範囲内で、たとえばＧＬｕ、　Ａｓｐ、　Ｈｉｓ、　Ｌｙｓ、 またはＴｙｒのごとき極性アミノ酸残留物を用いＰＰＰおよびＦＴＰ反応系列と 置換すると好都合なことが分かっている。 この知見についての例外条件について次に説明する。 たとえば、第１５図で示すごとく、逆転温度転移操作ののちポリペンタペプチド およびその２０％のＧｌｕ’類似体を凝集させる温度操作手段を設定できる。側 鎖がカルボキシルであり、ｐＨ＝２の場合、５個のＶａｌ’残留物の一つをＧＬ ｕ’残渣の−っと交換することにより、逆転温度は２５°Ｃがら３７°Ｃに転移 する。 さらに側鎖をイオン化し、ｐＨ６の状態でカルボキシレート陰イオンを生成さす と逆転温度はさらに４９°Ｃまで移動する。２０％にＬｕ’ポリペンタペプチド が架橋して、エラストマー基質が構成されたとすると、エラストマーは５０°Ｃ ，ｐＨ＝２のもとで効果的に（オン〉調整され、ｐ）ｌ＝７にするとくオフ〉状 態となる。この結果、化学機械方式のトランスデユーサ−が得られる。５０°Ｃ が好ましい温度でない場合、たとえばこれに代えてさらに低温がのぞまれる場合 、Ｖａｌ’およびＶａｌ’の代りに、一層線水性の高い残留物が利用される。た とえばＩＬｅ’−ポリペンタペプチドのごとく約１０°Ｃの転移中点を有するも のについて、たとえば４位置にあるそれぞれの第３五量体中にＧＬｕ。 Ａｓｐ、　Ｈｉｓ、　Ｌｙｓ　、またはＴｙｒのごとき一層極性の高い残留物を 採用すると、非イオン化状態の場合転移温度は３０°Ｃまで高められる。しかし 、上記にもとづき、ある種の残留物は五量体２組おきの場合より多少頻度の少い 極性の高い残留物と置換することができる。たとえばＶａｌ’とＶａｎ、’の何 れかまたは両方の置換を各ＰＰＰ五量体ごとと、または５組のうち１組と、１０ 組のうち１組と、２０組のうち１組と、さらに１００組五量体の１組とでも置換 することができる。しかし、一般的にはβ−らせん構造の形成を損ねることなく 、温度転移にある程度の移動を行うだけの置換余地は保証される。 とくに、ＰＰＰ、およびＦＴＰ反応系列中化学ポテンシャルを変動させる第一機 構にもとづき、固有の残留物の代りにどの種類のアミノ酸−ペプチド形成残留物 でも利用できる。た！゛しこの置換残留物はイオン化性能を存し、弾性力の発現 に必要とされるポリペプチド序列の構造発現を妨害しないものとする。 一方、ＰＰＰ反応系すなわち−（ＶＰＧＶＧ＋アについては便宜的にαで示す１ の位置はＬ−バリンのペプチド形成残留物またはＬ−ＧＬｕ、　Ｌ−Ａｓｐ、　 Ｌ−Ｈｉｓ、　Ｌ−ＬｙｓおよびＬ　−Ｔｙｒのペプチド形成残留物および別種 イオン性ペプチド形成しアミノ酸残留物とするのがのぞましい。 また、便宜上Ωで示す４位置は、αに代って上記と同一置換方式を採用すると好 都合である。 とくに、指定しない限り本出願書類中、アミノ酸残留物はすべてＬ−型を採用し ているが、明確を期すため、上記しの呼称を使用すべきである。 たりし、ρで示した３位置については、上記はグリシンとするか、またはＤ−Ｇ Ｌｕ＋　Ｄ−Ａｓｐ＋　Ｄ−Ｈｌｓｓ　Ｄ−Ｌｙｓ　、およびＤ　−Ｔｙｒのペ プチド形成残留物の他にＤ−アミノ酸残留物の別種イオン化性ペプチド−形成残 留物とすべきである。 とくに、本発明によれば、ＰＰＰ反応系の３位置にＬ−アミノ酸残留物を用いる ことにより、転移温度以上に反応系温度を高めた場合、硬質プラスチック相の得 られることが判明している。したかって、グリシンに代り３の位置にはＤ−型の ペプチド−形成イオン化性アミノ酸残留物が用いられる。 Ｄ型またはＬ型のく別種イオン化性ペプチド−形成アミノ酸残留物）の用語はす べての天然生成または合成の、側鎖にイオン化Ｒ基を有するアミノ酸に適用され る。たとえば、（ＣＨＩ　ＣＨ２Ｃｆ１ｚＨ）のＲ基を含むＧｌｕを使用する代 りに（ＣＬ　ＣＨｚ　Ｃ）ｌｚ　Ｃ０ｔＨ）のＲ基を有するＧＬｕ同族体を使用 してもよい。また、これに代り−（ＣＨ２（Ｃ（ｈ））ｌ　ＣＨ２Ｃ０Ｊ）のご ときそのＲ基中一つ以上のイオン化機能を含む合成アミノ酸を使用することもで きる。何れにせよ、上記開示によれば、広範囲のこの系統の別種ペプチド−形成 アミノ酸残留物は当業者の何れにも公知の材料と言える。 この結果、ＰＰＰ系列の生体エラストマーはエラストマーテトラペプチドまたは ペンタペプチド単位もしくはその混合物を含み、この場合の反復単位は疎水性ア ミノ酸残留物とグリシン残留物構成の基から選定したアミノ酸残留物を含み、そ の反復単位はβ−旋回体に含まれこの構造体は式：％式％） であられされるポリペンタペプチド単位で構成され、式中、ＰはＬプロリン中の ペプチド−形成残留物、Ｇはグリシン中ペプチドー形成残留物、αはＬ−バリン 中のペプチド−形成残留物または、Ｌ　Ｇｌｕ。 Ｌ−Ａｓｐ、　Ｌ−Ｈｉｓ、　Ｌ−ＬｙｓおよびＬ　−Ｔｙｒのペプチド−形成 残留物およびこれらの別種イオン化ペプチド−形成Ｌ−アミノ酸残分を、また、 ρはグリシンのペプチド−形成残留物またはＤ−Ｇｌｕ、　Ｄ−Ａｓｐ、　Ｄ− ）１ｉｓ、　Ｄ−Ｌｙｓ、　Ｄ−Ｔｙｒのペプチド−形成残留物および別種それ らのイオン化性ペプチド−形成り一アミノ酸残留物群を、さらにΩはＬ−バリン のペプチド−形成残留物またはＬ　Ｇ１ｙ＋　Ｌ　Ａｓｐ＋　Ｌ　ＨＩＳＩ　Ｌ 　ＬｙｓとＬ　−Ｔｙｒのペプチド形成残留物およびこれらの別種イオン化性ペ プチド−形成し一アミノ酸残留物群をあられし、式中ｎは１〜５，０００の整数 とするが、生体エラストマー中の一つの反復ペンタペプチド単位中の少くとも上 記αまたはΩの一つがＬ−Ｇｌｕ、　Ｌ−Ａｓｐ＋　Ｌ−Ｈｉｓ、　Ｌ−Ｌｙｓ 、とＬ　−Ｔｙｒの残留物および規定の他のし一残留物構成の基群から選定した 一種のペプチド−形成残留物とし、または上記ρはＤ−Ｇｌｕ、　Ｄ−Ａｓｐ。 Ｄ−Ｈｉｓ、　Ｄ−Ｌｙｓ　、とＤ　−Ｔｙｒその他規定のＤ−残留物で構成の 基鮮から選定したペプチド−形成残留物をあられすと考えられる。 式云νＰＧＧｅ−，であられされるＰＴＰ反応系については、φで示す位置３は 、グリシンのペプチド−形成残留物またはＤ−Ｇ１ｕ＋　Ｄ−Ａｓｐ＋　Ｄ−Ｈ ｉｓ、　Ｄ−ＬｙｓとＤ　−Ｔｙｒのペプチド−形成残留物およびこれらの別種 イオン化性ペプチド形成り−アミノ酸残留物群で占めるのがのぞましい。 また、δの記号で示す上記系の４位置はグリシンのペプチド形成残留物かまたは Ｌ−Ｇｌｕ、　Ｌ−Ａｓｐ、　Ｌ−旧ｓ、Ｌ−ＬｙｓとＬ　−Ｔｙｒとのペプチ ド−形成残留物およびこれらの他のイオン化性ペプチド−形成−Ｌアミノ酸残留 物群で占めると好適である。 ＤまたはＬ型のく別種イオン化性ペプチド−形成アミノ酸残留物群〉の用語は、 勿論すでに定義したとおりである。 この結果ＰＴＰ系の生体エラストマーはエラストマーテトラペプチドまたはペン タペプチド単位あるいはその混合物から成る反復単位を含み、この場合の反復単 位は疎水性アミノ酸残留物とグリシン残留物構成の基鮮から選定したアミノ酸残 留物を含み、その反復単位はβ−旋回体に含まれ、この構造体は −（ＶＰφδす７ 式であられされるポリテトラペプチド単位で構成され、式中ＶはＬ−バリンのペ プチド−形成残留物、ＰはＬ−プロリンのペプチド−形成残留物、φはＤ−ＧＬ ｕ、　Ｄ−Ａｓｐ、　Ｄ−Ｈｉｓ＋Ｄ　−ＬｙｓとＤ　−Ｔｙｒのペプチド−形 成残留物およびこれらの別種イオン化性ペプチド形成し一アミノ酸残留物群を、 式中のｎは１〜５０００の整数とするが、生体エラストマー中の一つの反復ポリ テトラペプチド単位中の少くとも上記φまたはδはそれぞれ、Ｄ−ＧＬｕ＋　Ｄ −Ａｓｐ、　Ｄ−）１ｉｓ、　Ｄ−Ｌｙｓ、とＤ　−Ｔｙｒおよびこれらの別種 イオン性ペプチド−形成り一アミノ酸残留物構成の基から選定した一種のペプチ ド−形成残留物とするか、またはＬ−Ｇｌｕ＋　Ｌ−Ａｓｐ＋　Ｌ−Ｈｉｓ、　 Ｌ−ＬｙｓとＬ　−Ｔｙｒおよびこれらの別種イオン化性ペプチド−形成しアミ ノ酸残留物構成の基から選定した一種のペプチド形成残留物をあられすと考えら れる。 とくに付記すべき点は、本発明に基づく生体エラストマーポリペプチド中に上記 置換四量体および五量体単位を組み合わせ得ることである。 たとえば、ＰＰＰ反応系中、ＩＬｅｌ、Ｖａｌ’およびＶａｌ’通正混合物と４ 位置に極性の高い側鎖を組み入れることにより転移温度の中点を１０°Ｃから３ ０°Ｃ以上の範囲にわたり選定することができる。イオン化時点では転移点はさ らに高温側に移動する。 たとえば、非イオン化同族体の転移中点が３０°Ｃ付近にあり、またβ−らせん 構造が形成され、第１４図の実線で示すごとく３７°Ｃに至るまでに弾性力の発 現が本質的に完了したとすると、イオン化時点では（たとえばイオン化機能のｐ Ｋ値以下にｐＨを高める時点では）転移の中点は一層高温側に寄るはずである。 構造は弛緩するはずであり、また、弾性力は第１４図の点線で示すごとく、オフ 状態となるに違いない、　ｐＫ値以下にｐＨを下げることにより弾性力は再度オ ン状態に戻る。この結果水素イオンの活量変動は開閉器としてはたらく。 本発明の上記特徴をさらに具体的に説明するため以下に参考目的のみとして実施 例を示すが、これによって本発明が限定されぬことは勿論である。 ｚ施撚 基本的ＰＰＰ系、（ＶＰＧＶＧ＋、を用いる代り！：ｊＬｅ’　ＰＰＰすなわち （ＩＰＧＶＧ＋、を採用する。この反応系の弾性方発現は５〜２５°Ｃの間に見 られる。たりしこの場合ぼり三組三量体ごとにＧＬｕ　’組み入れることにより ポリペプチドエラストマーの極性は一層高まる。この結果、温度は約２０°Ｃ高 目に転移し、これに対応する弾性力は４５°Ｃになるまで発現されない。 ところが、３７°Ｃでのｐｉ（の変動が２から７であることから曲線の形状は一 方から他方、つまりイオン化状態から非イオン化状態に変化するため、弾性力は “オン２もしくは“オフ”の切替えとなってあられれる。このスイッチ機能は化 学ポテンシャルの変化によるものである。 とくに、２０°Ｃから４０’Ｃへの温度変化が第１３図で示す弾性収縮作用によ り荷重を持ちあげる結果、ｐＨを２から７に再度変化させることにより同一作用 効果が得られる。２０％Ｇ］ｕ’−ＰＰＰに対する弾性方発現とｐＨ値との相間 々係を第１８図で示す。 結局、本発明にもとづく生体エラストマーを利用することにより弾性力を（オン 〉とくオフ〉に制御切替えして作業を行わすことができる。なおエントロピー性 弾性力は、この性能を左右すると考えられるため、この性能をエントロピー性原 動力（ＥＭＦ）と予備のが最適と思われる。 上記ｐ）ｌの相関性と第１８図の内容から、２０％Ｇｌｕ’−ＰＰＰを採用する 場合でも、ｐＨ２で弾性力を（オン）操作し、またｐ）１７、つまりグルタミン 酸のｐＫａが４．２５を示すｐＨのもとでは弾性力を（オフ）操作し得ることか ら、この生体エラストマーの弾性方発揮はｐＨの僅かな変動によっても大きく影 響されることが分かる。このため、感度のすぐれたｐＨメーターは上記原理を利 用して設計できる。 勿論、生体エラストマーの弾性方発現とｐＨとの関係は極性を示すイオン化性能 のＲ基が存在すること、およびこれらの基群のｐＫａ値に影響される。たとえば 、グルタミン酸のＲ基（ＣＨｚ・ＣＨｚ・Ｃ０Ｊ）の電解質解離指数ｐＫａ値は 約４．２、一方凝集酸のＲ基（ｃｎｚｃｏｚｎ）のｐＫａ値は約３．９、ヒスチ ジンの同上値は７．０である。いずれにせよ、これらの数値は十分公知されてお り、これを使用して上記原理に適った生体エラストマーを選定することができ、 弾性力の変動により測定した場合のｐＨ変動値に十分適合さすことができる。こ の種のｐｌメーターについて以下に説明しこれを第１９図に示す。 本発明による生体エラストマーの化学ポテンシャルは、ｐｎの変動にきわめて敏 感であるが、同じ効果目的を達するのには少くとも三種の別方式が考えられる。 まず第一に考えられる点は、生体エラストマーの化学ポテンシャルは、このエラ ストマーをＣａ’″２の各種濃度で処理することにより変動さすことができる。 結合常数にもよるが一般に使用されるＣａ濃度範囲は約１０−１〜１０−７モル とされる。 この条件下では本発明の生体エラストマーは多種のポリペプチドおよび蛍白質同 様、１０’／Ｍ以上の強い結合常数のもとにＣａ”イオンと結合さすことができ る。勿論、この方式ではＧｌｕおよびそのジカルボキシレート同族体のごとき、 Ｃａ”の結合位置を提供するアミノ酸残留物と結合させる必要がある。 第二に考えられる点は、生体エラストマーの化学ポテンシャルは可逆ホスホリル 化−説ホスホリル化サイクルを利用して変えられる方式である。とくにイオン化 操作によりエラストマーポリペプチドの疎水性に変化を生じ、この結果逆転温度 転移にも変動が見られる場合、現実にポリペプチドのホスホリル化が、弾性力を （オフ〉切替操作し、ポリペプチドの極性をさらに高め、さらにポリペプチドの 脱ホスホリル化のため現実に弾性力のくオン〉切替えが行われることが分かって いる。 とくに、当業者間で公知の各種キナーゼおよびホスファターゼ酵素を使用するこ とによりＰＰＰ系のホスホリル化−説ホスホリル化を行わせ、この場合Ｓｅｒ、 　Ｔｈｒｕ　Ｔｙｒまたはｌｂ’ｌ）までのエラストマー反復単位中にヒドロキ シル基含有のアミノ酸を結合させ得る。 なおくわしく言えば、ＦＴＰ、およびＰＰＰ系中上記の極性を示すイオン化性能 保有のペプチド形成残留物を使用する代りにホスホリル化−説ホスホリル化サイ クルを利用する場合・そ１７）代用、！：して、原則的に極性ヒドロキシル基含 有のペプチド形成残留物が使用される。と（にＦＴＰ系の３位置またはＰＰＰ系 の３位置でのＤ−型の利用、およびＦＴＰ系の４位置またはＰＰＰ系の１および ／または４位置でのＬ型の利用を考慮する場合、Ｓｅｒ、　Ｔｈｒ、およびＴｙ ｒまたは）Ｉｙｐの残留物が利用できる。 勿論、Ｄ型およびＬ型を考慮した上記制約条件下では別種ヒドロキシル基含有の ペプチド形成アミノ酸残留物を使用しても差し支えない、なお天然生成または合 成のヒドロキシル基含有のペプチド形成アミノ酸残留物も利用できる。たとえば 、＋Ｃ）１ｚＯＨ）のＲ基を含むＳｅｔの使用に代り、（ＣＨ２ＣＨ２０）１） 　（７）Ｒ基含有のＳｅｒ同族体が利用できるごとくである。または、のＲ基を 含むＴｈｒ同族体を使用してもよい。 上記に代り、残留物中一つ以上のヒドロキシル基を持つ合成アミノ酸も採用でき 、いずれにせよ、上記の観点がらは、広範囲の別種この系統のペプチド−形成ア ミノ酸残留物の利用は当業者であれば当然考えられることである。 上記のごとく、ホスホリル化−説ホスホリル化実施については、蛋白質キナーゼ Ｃおよび環状ＡＭＦ依存キナーゼのごとき各種酵素が使用できる。ホスホリル化 −説ホスホリル化に用いるこの種の酵素ならびにその利用については、−ｉに当 業者の公知するところであり、これについてはＩｎｔ、Ｊ、Ｂｉｏｃｈｅａ。 １８（σＰ４９７−５０４　（１９８６）を参照されたい。本発明に利用する特 許支持体は要求の転移条件により選定する。それぞれの操作濃度は上記開示内容 にもとづき、ケースバイケースで、当業者から情報入手できる。 とくに蛋白キナーゼＣを使用する場合、ホスホリル化−説ホスホリル化の後方位 置にＬｙｓまたはＡｒｇ残留物を配合するのがのぞましい０通常はアミノ酸残留 物間に１または２のスペーサーを挿入する。環状ＡＭＰ依存キナーゼを用いる場 合、ホスホリル化−説ホスホリル化の前方位置にＬｙｓまたはＡｒｇ残留物を配 合するとよい。 第三に考えられる点は、アミノ化−説アミノ化サイクル操作によりスイッチ機構 を発揮させる方式である。この操作によりエラストマー反復単位中のグルタミン および／またはアスパラギン残渣を脱アミノ化し、実質的にｐＨ７のもとで陰イ オンカルボキシレート側鎖を形成させる。この操作はとくに、本発明を対象とし たカルボン酸側鎖基の脱プロトン化に相応したものと見なされる。本発明の実施 態様によれば、脱アミノ化の際、逆転転移温度は上昇して実質的に弾性力を（オ フ〉切替操作し、一方カルボキシレート側鎖のアミノ化反応は弾性力（オン〉操 作切替に利用される。 上記の別方式すなわち １）プロトン化−説プロトン化、２）Ｃａ″２イオンを用いた金属化−脱金属化 、３）ホスホリル化−説ホスホリル化、４）アミノ化−説アミノ化サイクルをす べて利用し、本発明にもとづき弾性力の発現を効率的に（オン〉操作したり、（ オフ）操作することができる。 疎水性を高めること、つまり親水性を減することにより本発明による生体エラス トマーについて比較的高温度下で逆転温度転移を生じさせる事実から、この種弾 性素自身の構造変化作用により、β−らせん構造を３７°Ｃの温度で巻戻し操作 し同時に弾性力の損失の付随を予期できる。なお、疎水性の増大がどのようなも のでも弾性素の弾性にはある程度の損失が生ずると推定できるはずである。弾性 素自身の酸化がこの種弾性損失の原因となる現象は興味深い。 だとえば、上記現象は過酸化物発生系で見出だされる。細かく言えば、一連の応 力／歪曲線が数時間かけて項（うなじ）靭帯弾性素についてめられるとし、この 間過酸化物が酵素作用により溶液中に放出されるとした時、弾性率は継続的に低 減するため、抵抗が時間とともに高まる前に伸長率をめる必要がある。　Ｉｎ　 （弾性率）と時間とをプロットすることにより、約１／２日の弾性率損失につい ての半減期がまる。この現象と８０°Ｃにおける熱変性率現象とは対比して考え られ、この場合、約１０日の半減期が測定される。この状況を示したのが第１９ 図である。 この結果、弾性素が酸化される場合、即ち親水性が高まると、通常３７℃までに 完了させる、逆転温度転移手段により、発現させたらせん構造状態は、上記温度 下で簡単に巻戻しされると考えられる。その理由は、親水性の増大により逆転温 度転移が高温側に移動するためである。さらに、こ＼で予想されることは弾性素 の酸化により、皮膚のたるみとしわ寄り現象で認め得るごとく、年令に応じた弾 性反動の損失程度が説明できる点である。 いずれにせよ、以下の説明で分かるごとく上記発見にもとづき、分子マシンを構 成する別の根櫨が得られる。 エントロピー　、１　の　マシン 一般に、また定義の上で、マシンとは仕事を行う装置であり、仕事は、身体を動 かす場合に生じる抵抗にさからって力が発揮される場合になされる。−例として 第１０図で示す合成エラストマーポリペンタペプチドバンドを考える０図では２ ０°Ｃの水中に合成エラストマーポリペンタペプチドバンドから重錘を吊した状 態が示されている。バンドは−（ＶＰＧＶＧ＋７すなわちＶａｌ’　−Ｐｒｏ” −ＧＬｙ’−Ｖａｌ’−Ｇｌｙ’のＴ−照射により成形したものとし、この場合 ｎ＞１００、またこの物質組成はおよそ、ペプチド４０重量％、水６０重量％で ある。温度を４０°Ｃまで高めると、合成エラストマーバンドは２０℃時点で長 さが７０％まで短縮されるため、重錘は重力に反して持ち揚げられる。したがっ て長さ１０ｃ１１のバンドでは錘は重力に抗して３ｃＩ１１持ちあげられる。こ の力の発現状態はエントロピー性エラストマーのラテックスゴムに最も適切に見 出だされる。ラテックスゴムを使用した場合、長さの変化は３０％にくらべ本発 明エラストマーの場合約５％に過ぎない。したがって、通常エラストマーは分子 マシンであるに対し本発明によるポリペンタペプチドエラストマーは、温度を２ ０’Ｃから４０″Ｃに変動させる場合物体を移動させるため一層効果的なマシン として働く。 上記したごとく、ポリペンタペプチド使用時に温度を変えると、逆転温度転移を 示し、ポリペンタペプチドは温度を２０℃から４０℃に高めた時、ポリペンタペ プチドは一種のらせん構造、つまりβ−らせん状態にまきあげられる。２５°Ｃ と４０°Ｃ間で生ずるこの逆転温度転移中の吸熱量は、水中のポリペンタペプチ ド１ｇ当り約１ｃａｌに相当する０弾性素のポリペンタペプチドが包含されるβ −らせん構造クラスを第１１図に示す。なおＯ荷重の場合の長さ変化は２０°Ｃ から４０°Ｃに移行する場合、第１２図に示すごと＜１００％から４０％に変化 する。長さを固定した場合、弾性力の発現と構造の発達とには相関が見られ、第 １３図で示すごとく、得られた構造体はエントロピー性エラストマ一応力を発揮 する。 弾性力は、逆転温度転移手段による短縮操作で得られることにより、ポリペンタ ペプチドおよび他の同種エラストマーを分子マシンとして利用できる。上記のご とく、エラストマーポリペプチド中で反復単位の疎水性を変えることにより、逆 転温度転移の温度範囲を変えることができ、これにより正規の構造が得られる。 疎水性を変えることにより、弾性力の発揮される温度範囲も変えられ、また疎水 性を変えることによりエラストマーの短縮される範囲も変えられる。たとえば、 ＩＬｅ’−ポリペンタペプチド（ＩＰＧＶＧ）、、内で見られるごとくポリペン タペプチドｃｖｐｃｖに）　、、の疎水性を高めることにより、この種同族体は 温度範囲を低減させる。つまり転移の移動は（ＶＰＧＶＧ）、　（７）場合は３ ０°Ｃ付近で中点から２０’Ｃだけ、また（ＩＰＧＶＧ）　、の場合は１０℃の 転移中点でこれがおこる。 一方、本発明の最も重要な特徴によれば、生物体におけるごとく、温度を一つの 変動要因として限定した場合、疎水性を変えることが仕事を行う場合に有効かつ 実際的な手段となることである。とくに、前記のごとくポリペプチド系の疎水性 を可逆的に変動させることにより、系の逆転転移温度を可逆的に移動さすことが でき、その結果、弾性力の゛′オン”“オフ”操作切替えが可能となる。おな、 注記したごとく本発明によれば、エラストマーの反復単位の疎水性を変動できる 数手段が提供される。以下に記載する各方法に対し、逆転温度転移に好適な正し い温度範囲に応じ、前記したエラストマーポリペプチド系のいずれのものも利用 し得ることは勿論である。 第一に指摘する点は、エラストマー反復単位の疎水性はｐｎを変えることにより 変動し得ることである。たとえば約１０°Ｃの転移中点を有するＩＬｅ’−ポリ ペンタペプチドを利用する場合、たとえば４位置で３組の５量体ごとにＧＬｕ、 　Ａｓｐ、　Ｈｉｓ。 ＬｙｓまたはＴｙｒのごとき、一層積性を示す残留物を包含させると、非イオン 化状態の場合には転移温度を３０℃に高めるはずである。勿論、適宜ＩＬｅ’、 　Ｖａｌ’＋　Ｖａｌ’および４位置の極性の高い側鎖を組み合わすことにより 転移の中点を１０℃から３０°Ｃ以上の温度範囲で選定できる。イオン化操作を 併用すれば、転移はさらに高温に移動させ得るはずである。 たとえば、非−イオン化同族体が３０°Ｃ付近で転移の中点を示し、またβ−ら せん構造体を、その弾性力の発現が基本的に３７°Ｃに達するまで完了させるご とく成形した場合、イオン化操作を行うことにより、つまりイオン化性機能のＰ Ｋ値以下のｐｎを高めることにより、転移温度の中点は一層高温側に移動し、構 造体は巻戻し状態となり、弾性力はくオフ〉に切替わるはずである。ＰＫ値以下 にｐｎ値を低めると、弾性力は再び（オン〉状態に戻る。この状況を第１３図で 示す。 第二として、ｐ）Ｉを変動させずに反復単位中のグルタミン酸残留物をグルタミ ンに転換することにより、または凝集酸残留物をｐＨ１の条件下で酵素アミノ化 操作でアスパラギンに転換することにより、エラストマー反復単位の疎水性を変 動さすことができる。これによりカルボキシレート陰イオンと非電荷アミドとの 交換が可能となり、また、転移温度を低めることもできる。これは生物体にとっ て重要な工程と見なし得る。その理由は、ｐＨを変えてもおそらく、中性または 中性に近いｐＨ値を必要とする生物体中で、実現性のあるプロセスとはならぬた めである。したがって生物体中では酵素によるアミノ化および脱アミノ化操作は 、弾性力のくオン〉、（オフ〉代替操作となり得る。 第三として、ホスホリル化〜脱ホスホリル化序列の利用により、エラストマー反 復単位中で疎水性を変動させ得る。この場合にはホスホリル化状態は、緩和状態 またはくオフ〉の状態に該当し、脱ホスホリル化の際には弾性方発現とともにポ リペプチドの短縮を生ずる。この状況については前述した。 第四として言えることは、ニラストマーを１０−１〜１０１Ｎ濃度範囲のＣａ” を用い、エラストマーと相互作用させることにより可逆的エラストマー短縮が可 能なことである。この方式によると、非弾性状態は一対のα一つるまき体に相当 し、それぞれのらせんは１．５人／残留並進を示す。Ｃａ″２イオンとの相互作 用により、平衡はα−らせん状態から弾性らせん状態に移動し、たとえば各鎖ご とに０．７人／残留並進を示す。 この並進作用が段階的に行われると、比較的高いカルシウムイオン活量のため隣 接部分の転移を引きおこす。したかってＣａ″２イオン活量が増すにつれ、さら に多数の序列が弾性らせん状態に継続転換する。この進行作用は序列に沿って荷 電アミノ酸残留物の分配手段により行われ、この場合、残留物の数に対し正味の 陰電荷数（グルタミンおよび凝集体残留物数）の低減を生じ、この時点は外方へ の転移を生じる序列から開始される。これをわれわれは収縮のためパワーストロ ークを達するに必要なカルシウムイオン変調によるαらせん→渦巻転移にあたる ジッパ−機構と呼んでいる。カルシウム結合常数が段階的に低減する構造上の原 因は、可逆性を得やすくする規則性にある。言いかえれば、カルシウムイオン活 量が低減するにつれ、α−らせん体への転換は、渦巻構造内で無作為に発生する 代りに一端からα−らせん体とともに生ずるはずである。したかってこのカルシ ウムイオン活量の変動を利用して、弾性方発現のくオン）（オフ）操作とするこ とができる。 本明細書中の第１３図で示すごとく、この場合には弾性力の発現を制御し得る作 用が大なるため、本発明のエラストマーポリペプチドを各種の分子マシンに利用 できる。本発明によるもっとも有効な利用例はｐＨメーターであり、このものは 本質的に弾性力の発現をｐＨを関数として測定するトランスデユーサ−に依存す る方式であり、これにより順次機械エネルギーは電気信号に転換される。 本発明のｐａメーターをさらに詳細に示したのが第２０図である。これから分か るごとく、このｐＨメーターには原則として一室を設け、この内部に温度制御部 分が収納され、さらにこの部分内には溶液用の室を設ける。この溶液中には、本 発明のエラストマーの一種で製作したエラストマー膜を浸漬しこの膜をトランス デユーサ−に連結しさらにトランスデユーサ−は電圧計に接続する。 再度第１３図を参照すると、弾性力の発現に際し、エラストマー反復単位の疎水 性変動による顕著な効果が見出だせる。 結局この疎水性はｐＨにより大きく影響されるため、本発明によるｐＨメーター のエラストマー膜はｐ）Ｉの変動に敏感に作用する。 前述のごとく、特殊の生体エラストマーの弾性方発現とｐＨとの相関性は五量体 反復単位中の多種位置におけるアミノ酸残留物の側鎖Ｒ基円のイオン化機能を示 すｐＫａ値に左右される。一方、第１８図中では２０％ＧＬｕ’−ＰＰＰのｐＨ 影響度が示されており、この中とくに、グルタミン酸（ＣＨ２ＣＨ２ＣＯ□Ｈ） のｐＫａ値は約４．２であることから、この生体エラストマーの最良感度はこの ｐＨ値か、またはその近辺にあると見なされる。 種々のイオン化性Ｒ基のｐＫａ値は十分調査ずみであり当業者であれば、この値 を利用して、ｐＨに敏感な生体エラストマーを得ることができる。前述のごとく 、ＧＬｕ、　Ａｓｐ、　Ｈｉｓ、　Ｌｙｓ、またはＴｙｒのごとき選定された極 性アミノ酸は、好都合にＰＰＰの２反復単位中の特定位置で、各種の置換基とお きかえ得る。この［換には希望する上記アミノ酸の一つを用い、三量体ごとに二 個の置換基を作用さすことができ、また、希望測定結果に応じて５個の三量体ご との一つまたは１０個、または１００個の三量体ごとの一つときわめて少い置換 を行わすことができる。たりし５個の三量体の一つごとに平均して上記アミノ酸 の一つを用いＰＰＰ系の４位置で置換させれば十分な効果の得られることが分か っている。 前述のｐ！（メーターを変形して、溶液中の酸化性成分の含量量を記録する測定 装置として利用できる。とくに、生体エラストマー面を横方向に流過する溶液と して、変動ｐＨの溶液を使用する代りに、一定ｐＨの溶液を生体エラストマー面 を横断流過させてもよい。 この場合、酸化性成分を含む溶液を溶液中に供給し生体エラストマー面を流過さ せる。この時点でトランスデユーサ−を用い弾性力の変動を検出するとともに、 電気信号を記録する。 上記装置を用い、複雑な組成の多種溶液中の酸化ポテンシャルを記録する一方、 とくに関心をひく方法にタバコ煙中のオキシダント濃度の測定がある。さらに細 かく言えば、この装置を用い、タバコ煙を対象とした有害なオキシダントの妨害 濾過として最適効果が得られる。 たとえば、この装置を単純に組みかえ濾過装置を内部チェンバー内に溶液を導入 する配管系に接続することもでき、このチェンバー内では、生体エラストマーを これに向う溶液と交叉させる。前記したごとく、酸化の進行に応じ、露出生体エ ラストマーは弾性劣化を示すが、この度合いは、抵抗を受けるに先き立ち必要と する増加伸び率から計算できる。 上記装置を用いれば、喫煙用フィルターの設計、製作に役立つことは確かであり 、この結果少くともタバコ煙中にみとめられるオキシダントを中和することによ り、弾性素を吸入する際の有害な酸化作用の幾分かを十分低減できる。 これについてはＭ、Ｏｓｍａｎその他によるハ」菖」■上国山江。 １３２、Ｐ６４０−６４３（１９８５年）を参照されたい。 こ−で注記すべき点は、化学ポテンシャルの変化を利用する上記の方法は、溶液 を単純にこ＼で記載する特殊システムの１７５に変えることにより行わせ得るこ とである。 さらに補記する点は本発明による、弾性方発現のくオン〉操作開閉機構を、生体 エラストマーと接触する溶液のｐＨを陰イオン性イオン化側鎖のｐＫ値までおよ びそれ以下に低減させるか、またはイオン化性ペプチド−形成アミノ酸残留物の 陽イオン性イオ′ン化側鎖のｐＫ値以上に低減させることにより、実施し得る点 である。これにより、弾性力は溶液のｐｔ＋を陰イオン残留物のｐＫ値までおよ びそれ以上に、また陽イオン残留物のｐＫ値以上に高めることにより、（オフ） 操作できる。 本出願書類中記載の“５ｏｌｕｔｉｏｎ”の用語は、出願書類全般にわたり使用 する水およびその他の有機溶剤の混合物である、一種の水溶液または複類の水溶 液をあられす。 なお補足すれば、とくに長期使用の場合、本発明の生体エラストマーとしては、 脱酸素化した溶液を使用するのがのぞましい。溶液の脱酸素化法は公知のもので あるが、通常の使用に際しては、本発明による生体エラストマーは、必ず・しも 脱酸素化した溶液と共用する必要はない。 本発明は大きくは本発明のバイオエラストマーの弾性力の出現又は上昇を可逆的 に制御してこの力を事実上ターン「オン」及びターン「オフコすることに関する が、さらにバイオエラストマーの溶液（ｂａｔｈｉｎｇ　５ｏｌｕｔｉｏｎ）の ｐＨを陰イオン性のイオン化可能な側鎖のｐＫ値に及びそれより低く下げるか又 は陽イオン性イオン化可能な側鎖のｐＫｉＭまで及びそれより高く上げることに より弾性力を単にターン「オフコする方法も本発明の範囲に含まれる。 さらに、バイオエラストマーの溶液のｐＨを陰イオン性残基のｐＫ値まで及びそ れより高く上げるか又は陽イオン性のイオン化可能な側鎖のｐＫ値に及びそれよ り低く下げることにより弾性力を常にターン「オフコする方法も本発明の範囲に 含ま言うまでもなく、本発明の上記の観点のいずれについても、弾性力の出現又 は上昇の変化による、ｐＨの変化への最大の感受性はＲ＠鎖のイオン化可能な官 能基についてのｐＫ値の近くで生ずるであろう。およそのところ、この増強され た感受性は一般にｐ）Ｉ値の両側の約１ｐＨユニツトの範囲で起こる。言うまで もなく、特定の範囲は種々のイオン化可能な官能基について異るであろう。 最後に、本発明により、Ｒ基側鎖中の特定のイオン化可能な機の関数としてｐＨ 感受性が変化する一連のｐＨ感受性膜を製造することができることが注目されよ う、これらの基のｐＨ値はよく知られているから、今やまねらの値を、この様な 異るｐＨ感受性を有する膜の日常的設計において用いることができる。 今や本発明が十分に記載されたが、ここに記載した発明の本質又は範囲を逸脱す ることなく多くの変化及び変更を行うことができることが当業者にとって明らか であろう。 浄書（：ち容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） 温度　９Ｃ λｔｎｍｌ ＦＩＧ３ 浄書（内容に変更なし） β−ターン透ｖ１図 ＦＩＧ、　ＬＩＢ　Ｆ１６．　ＬＰ（ ＦＩＧ、　１４Ｅ　側面図 浄Ｑ（内容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） ％　標準化ぎれた濁度、　３００ｎｍ λ−齢 ＦＩＧ、７ 浄書（内容に変更なし） 温度　（’Ｃ） 篇度（℃） ＦＩＧ、　８ 浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、　９ 温度（’Ｃ） ＦＩＧ、１１ 浄書（内容に変更なし） 容量（ｍ　ｔ　） 認 ０コシ２０コ 浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、　１２　温！（’Ｃ） 浄ｌｌ（内容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） 標準化された濁度＋　３００１ｍ 浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、１６ 浄書（内容に変更なし） 弾性力　１） 浄’ＥＪ（内容に変更なし） 力（９） 浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、２０ 手続補正書（方式） 平成２年１１月７−　甲

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．弾性ペンタペプチドユニット又はテトラペプチドユニットとペンタペプチド ユニットとの混合物を含んで成る反復ユニットを含有するバイオエラストマーで あって、該反復ユニットが疎水性アミノ酸残基及びグリシン残基から成る群から 選択されたアミノ酸残基を含んで成り、ここで該反復ユニットはβ−ターンに存 在し、これは次の式：−（αＰρΩＧ）−ｎ （式中、 Ｐは、Ｌ−プロリンのペプチド形成残基であり；Ｇは、グリシンのペプチド形成 残基であり；αは、Ｌ−バリンのペプチド形成残基であるか、又はＬ−ＧＩｕ， Ｌ−Ａｓｐ，Ｌ−Ｈｉｓ，Ｌ−Ｌｙｓ及びＬ−Ｔｙｒの残基並びに他のイオン化 可能なペプチド形成Ｌ−アミノ酸残基から成る群から選択されたイオン化可能な ペプチド形成残基であり；ΩはＬ−バリンのペプチド形成残基であるか、又はＬ −Ｇｌｕ．Ｌ−Ａｓｐ，Ｌ−Ｈｉｓ，Ｌ−Ｌｙｓ及びＬ−Ｔｙｒの残基並びに他 のイオン化可能なペプチド形成Ｌ−アミノ酸残基から選択されたイオン化可能な ペプチド形成残基であり；ρはグリシンのペプチド形成残基であるか、あるいは Ｄ−Ｇｌｕ，Ｄ−Ａｓｐ．Ｄ−Ｈｉｓ、ＤＬｙｓ及びびＤ−Ｌｙｓのイオン化可 能な残基並びに他のイオン化可能なペプチド形成Ｌ−アミノ酸残基であり； ここで、ｎはｎは１〜５，０００の整数であり、但し、該バイオエラスト少なく とも１つの反復ペンタペプチドユニットにおいて前記α又はΩの少なくとも一方 がＬ−Ｇｌｕ，Ｌ−Ａｓｐ，Ｌ−Ｈｉｓ，Ｌ−Ｌｙｓ及びＬ−Ｔｙｒの残基及び 他のイオン化可能なペプチド形成Ｌ−アミノ酸残基から成る群から選択されたペ プチド形成残基であり、あるいはρがグリシンのペプチド形成残基であり、又は Ｄ−Ｇｌｕ，Ｄ−Ａｓｐ，Ｄ−Ｈｉｓ，Ｄ−Ｌｙｓ及びＤ−Ｔｙｒのペプチド形 成残基並びに他のイオン化可能なベブチド形成Ｌ−アミノ酸残基である） で表わされるポリペンタペプチドユニットを含んで成る、前記バイオエラストマ ー。
2. ２．αがＬ−バリンのペプチド形成ユニットであり、そしてΩがＧＩｕのペプチ ド形成ユニットである、請求項１に記載のバイオエラストマー。
3. ３．前記α及びΩの少なくとも一方が、前記バイオエラストマーの平均５番目の 反復ユニットにおける前記ペンタペプチドユニット中に存在するＬ−Ｇｌｕ，Ｌ −Ａｓｐ，Ｌ−Ｈｉｓ，Ｌ−Ｌｙｓ及びＬ−Ｔｙｒのペプチド形成残基である、 請求項１に記載のバイオエラストマー。
4. ４．請求項１のバイオエラストマーの弾性力の出現又は上昇を可逆的に調節する 方法であって、 ａ）該バイオエラストマーと接触する溶液のｐＨを陰イオン性のイオン化可能な 側鎖のｐＫａ値に及びそれより下に、あるいは前記イオン化可能なペプチド形成 残基の陽イオン性のイオン化可能な側鎖のｐＫまで及びそれより高くまで低下せ しめ、これにより弾性力をターンオンして前記バイオエラストマーの弾性力を上 昇せしめること；並びにｂ）前記溶液のｐＨを前記陰イオン残基についての前記 ｐＫ値まで及びそれより高くそして陽イオン性残基についてのｐＫ値に及びそれ より下に上昇せしめ、これにより弾性力をターンオフすることにより前記バイオ エラストマーの弾性力を低下せしめる； ことを含んで成る方法。
5. ５．αがＬ−バリンのペプチド形成残基であり、そしてΩがＬ−Ｇｌｕのペプチ ド形成残基である、請求項４に記載の方法。
6. ６．前記α又はΩの少なくとも一方が前記バイオエラストマーの第三反復ユニッ トごとにある前記ペンタペプチド中に存在するＬ−Ｇｌｕ，Ｌ−Ａｓｐ，Ｌ−Ｈ ｉｓ，Ｌ−Ｌｙｓ及びＬ−Ｔｙｒのペプチド形成残基である、請求項５に記載の 方法。
7. ７．溶液中の水素イオン濃度及びその変化を検出するための装置であって、 ａ）ｉ）その中に膜及び該膜のための溶液を収容することができそして該溶液の ための、容器壁を通での入口及び出口を有する内部チャンバー、及びｉｉ）前記 内部チャンバーと前記容器壁との間にあって、温度調節用流体を保持することが できそして前記容器壁を通しての入口及び出物を有する外部チャンバー； ｂ）前記内部容器チャンバー中の膜に取り付けることができるトランスデューサ ー；並びに ｃ）前記トランスデューサーからの信号を検出するための、それに接続された手 段； を有する装置。