JPH115800A - ポリペプチドヘリックスバンドル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 結晶構造を持ったポリペプチド材料を構成し
得るポリペプチドヘリックスバンドル提供する。 【構成】 所定の一次構造のポリペプチドヘリックスを
４本凝集させ、強固な結晶構造を持つポリペプチド材料
の中間構造体としての４ヘリックスバンドルに構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリペプチドヘリ
ックスバンドルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリペプチドあるいは蛋白質は、通常は
食品や、生物体の組織の一部、あるいは生理活性物質等
としてのみ認識され、しかも例えば「肉」という状態で
脂肪、炭水化物、繊維組織、血液成分等との不可分な共
存状態で観念されたり、「酵素」等のように生理活性と
結びついた特殊な空間構造を持つものとして観念された
りするのが常である。

【０００３】つまり、従来、ポリペプチドあるいは蛋白
質が、例えばセラミックス材料あるいは金属材料のよう
に、緻密に充実された、一定の規則的な結晶構造あるい
は結晶類似構造を持つ純物質からなる材料として世間に
認識されたことはなかったし、そのような材料が現実に
生産されたこともなかった。

【０００４】更に言えば、ポリペプチドあるいは蛋白質
が機械的手段による成形や加工の対象となる構造材料と
して世間に提供されたことはなかった。また、ポリペプ
チドあるいは蛋白質が、その生化学的機能以外の機能、
例えば結晶構造に基づく物理的機能を利用する機能材料
として世間に提供されたこともなかった。

【０００５】公知文献である L. Regan, W. F. DeGrad
o, Science, 241,976 (1988) には、ポリペプチドのヘ
リックスが４単位凝集したポリペプチドヘリックスバン
ドルが開示されている。

【０００６】しかし、これは生理活性な蛋白質の研究モ
デルとして提案されたものに過ぎない。そして、このモ
デルではポリペプチドの４単位以上は凝集し得ない構造
であるため、「材料」としての使用可能なボリュームに
成長し得ない。また、このモデルではポリペプチドヘリ
ックスにおけるアミノ酸配列の関係で、各単位のヘリッ
クスが幾何学上の「ねじれ」の位置関係にあるため、構
造的にもヘリックスバンドル同士の緻密な凝集が困難で
ある。更に、この文献には前記モデルの産業上の利用に
ついて示唆がない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
したような意味での「材料」として使用することができ
るポリペプチド材料の製造を可能とする構造上の単位物
質であるポリペプチドヘリックスバンドルを提供するこ
とを、その解決すべき技術的課題とする。

【０００８】

【着眼点】本件出願人は既に特願平８−２６５３９０号
において、「ポリペプチドヘリックス、これを用いたポ
リペプチド材料とその製造方法」の発明を出願している
が、これは構造上の単位物質としてのポリペプチドヘリ
ックスが多数凝集したものであって、原料であるポリペ
プチドヘリックスと、生成物であるポリペプチド材料と
の間に、中間的な構造単位は存在しない。

【０００９】これに対して今回、本件出願人は、少数の
ポリペプチドヘリックスからなる強靱でかつ凝集に適し
た構造のポリペプチドヘリックスバンドルを中間的な構
造単位として介在させ、これを凝集させることによって
更にポリペプチド材料の特性を向上させ得るのではない
か、と考え、本件発明を完成した。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段は、次の通りである。

【００１１】（第１発明）上記課題を解決するための本
願第１発明（請求項１に記載の発明）の構成は、４本の
ポリペプチドヘリックスが、これらのポリペプチドヘリ
ックス間に働くファンデルワールス力によって、それぞ
れのポリペプチドヘリックスにおける下記の疎水性アミ
ノ酸領域周面を内向きに対向させて相互の周面を接触さ
せた状態で、互いに同一の軸方向に配向して凝集したポ
リペプチドヘリックスバンドルであって、かつ、下記
（１）に示す酸性−疎水性ポリペプチドヘリックスの４
本からなる酸性ポリペプチドヘリックスバンドル、下記
（２）に示す塩基性−疎水性ポリペプチドヘリックスの
４本からなる塩基性ポリペプチドヘリックスバンドル、
あるいは前記酸性−疎水性ポリペプチドヘリックスの２
本と前記塩基性−疎水性ポリペプチドヘリックスの２本
とからなる両性ポリペプチドヘリックスバンドルのいず
れかであるポリペプチドヘリックスバンドルである。

【００１２】（１）複数の酸性アミノ酸と複数の疎水性
アミノ酸とが所定の順序で配列した一次構造のもとに、
ヘリックスの二次構造を形成したポリペプチドであっ
て、前記酸性アミノ酸及び疎水性アミノ酸が、それぞれ
周面上の片側に位置することにより、前記ヘリックスの
周面を、縦方向沿いに、酸性アミノ酸領域周面と疎水性
アミノ酸領域周面とに２分割している酸性−疎水性ポリ
ペプチドヘリックス。

【００１３】（２）複数の塩基性アミノ酸と複数の疎水
性アミノ酸とが所定の順序で配列した一次構造のもと
に、ヘリックスの二次構造を形成したポリペプチドであ
って、前記塩基性アミノ酸及び疎水性アミノ酸が、それ
ぞれ周面上の片側に位置することにより、前記ヘリック
スの周面を、縦方向沿いに、塩基性アミノ酸領域周面と
疎水性アミノ酸領域周面とに２分割している塩基性−疎
水性ポリペプチドヘリックス。

【００１４】（第２発明）第２発明（請求項には記載し
ていない）の構成は、以下の（１）又は（２）に該当す
る凝集単位からなり、その一の単位における第１発明に
記載の酸性−疎水性ポリペプチドヘリックスの酸性アミ
ノ酸領域周面と、隣接する一の単位における第１発明に
記載の塩基性−疎水性ポリペプチドヘリックスの塩基性
アミノ酸領域周面とが静電親和力で接合することによ
り、多数のポリペプチドヘリックスバンドルが、相互の
周面を接触させた状態で、互いに同一の軸方向に配向し
て、規則的に多数凝集して結晶構造を形成しているポリ
ペプチド材料である。

【００１５】（１）凝集単位が第１発明に記載した酸性
ポリペプチドヘリックスバンドルと、第１発明に記載し
た塩基性ポリペプチドヘリックスバンドルとからなり、
かつ両者が等量の単位数からなる。

【００１６】（２）凝集単位が第１発明に記載した両性
ポリペプチドヘリックスバンドルのみからなる。

【００１７】（第３発明）第３発明（請求項には記載し
ていない）の構成は、第１発明に記載の酸性−疎水性ポ
リペプチドヘリックスのみを、あるいは第１発明に記載
の塩基性−疎水性ポリペプチドヘリックスのみを、ある
いは前記酸性−疎水性ポリペプチドヘリックスと前記塩
基性−疎水性ポリペプチドヘリックスとの等モルずつ
を、親水性の溶媒中に溶解させ、これらのポリペプチド
ヘリックスにおける疎水性アミノ酸領域周面に起因する
疎水性相互作用を利用してポリペプチドヘリックスを４
本ずつ凝集させることにより、第１発明に記載の酸性ポ
リペプチドヘリックスバンドル、塩基性ポリペプチドヘ
リックスバンドル、あるいは両性ポリペプチドヘリック
スバンドルを形成させ、次いで、酸性ポリペプチドヘリ
ックスバンドルの溶液と塩基性ポリペプチドヘリックス
バンドルの溶液とを等モルに混合した後、あるいは両性
ポリペプチドヘリックスバンドルの溶液においてはその
ままの状態から、前記溶媒を除去することにより、第２
発明に記載の、凝集単位が等量の酸性ポリペプチドヘリ
ックスバンドル及び塩基性ポリペプチドヘリックスバン
ドルからなるポリペプチド材料、あるいは凝集単位が両
性ポリペプチドヘリックスバンドルからなるポリペプチ
ド材料を製造するポリペプチド材料の製造方法である。

【００１８】

【発明の作用及び効果】次に、各発明の作用及び効果を
説明する。

【００１９】（第１発明）第１発明のポリペプチドヘリ
ックスバンドルは、第３発明に示すように親水性溶媒中
で４本のポリペプチドヘリックスを、疎水性相互作用に
よりその疎水性アミノ酸領域周面を内向きに対向させて
強力に凝集させ、その状態で溶媒を除去してファンデル
ワールス力によって接合させたものであるから、ポリペ
プチド材料における非常に強靱な中間構造単位となるこ
とができる。

【００２０】又、第１発明のポリペプチドヘリックスバ
ンドルは、これを酸性−疎水性ポリペプチドヘリックス
の酸性アミノ酸領域周面と、塩基性−疎水性ポリペプチ
ドヘリックスの塩基性アミノ酸領域周面との静電親和力
で接合させて多数凝集させることにより、強靱な材料特
性を持ったポリペプチド材料を形成させることができ
る。そして、このポリペプチドヘリックスバンドルにお
いては、各ポリペプチドヘリックスが同一の軸方向に配
向しているため、バンドル同士が緻密に凝集したマクロ
クリスタルとしてのポリペプチド材料を形成でき、この
ような理由から、特に引張り強度、曲げ強度、圧縮強度
等に優れたポリペプチド材料をを提供することができ
る。

【００２１】（第２発明）第２発明のポリペプチド材料
は、第１発明のポリペプチドヘリックスバンドルを静電
親和力で接合させて多数凝集させた、高次に規則的な結
晶構造を有する材料であるから、機械的手段による成形
や加工の対象となる材料として非常に強靱な特性を有す
る。

【００２２】そしてこのポリペプチド材料は、その極め
てユニークな構造、特性から、非線形光学材料用、選択
的物質透過用、センサー用、生体適合用、高強度部材用
等の種々の機能材料用途及び構造材料用途に利用するこ
とができる。

【００２３】非線形光学特性を有する代表的化合物の一
つに尿素があるが、その非線形性が大きいのは、分子内
のアミド基の水素結合の方向が一方向に向いており、大
きな双極子モーメントを有することに起因する。

【００２４】本発明のポリペプチド材料も、これの一次
構成単位であるポリペプチドヘリックスにおいて、分子
内のアミド基の水素結合の方向がヘリックスの軸方向に
一致しており、その結果、軸方向に大きな双極子モーメ
ントを有している。従って、かかるポリペプチドヘリッ
クスが軸方向を揃えて多数凝集した結晶構造を有するポ
リペプチド材料は、軸方向に非常に大きな双極子モーメ
ントを有することになる。かかる点から、本発明のポリ
ペプチド材料は、優れた非線形光学特性を示すことが推
測される。

【００２５】又、本発明のポリペプチド材料の結晶構造
から、論理的には、ヘリックスの軸に対して垂直な方向
に無限に成長することが可能と考えられる。よって、非
線形光学材料その他の用途に対応して実用的な大きさの
ポリペプチド材料を製造することができる。

【００２６】（第３発明）第３発明のポリペプチド材料
の製造方法により、第１発明のポリペプチドヘリックス
バンドル、及び第２発明のポリペプチド材料を効果的に
製造することができる。

【００２７】そして、後述のように、第３発明の実施の
形態を選択することにより、ポリペプチド材料の用途に
応じて、ポリペプチドヘリックスバンドルがブロック状
に凝集した状態、単位層状に凝集した結晶構造をもって
他種の基材上にコーティングされた状態、更にはこれら
の単位層が複数積層してなる多層状の結晶構造に凝集し
た状態等に作り分けることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に、各発明の実施の形態につい
て説明する。

【００２９】〔アミノ酸〕第１発明〜第３発明におい
て、アミノ酸とは、周知の概念に従い、ペプチド結合を
形成可能な、アミノ基とカルボキシル基とを備えた脂肪
族又は芳香族の炭化水素をいう。

【００３０】なお、必須アミノ酸であるか否か、天然の
アミノ酸であるか合成のアミノ酸であるか、は特に問わ
ない。

【００３１】アミノ酸には、化学構造に起因して疎水性
アミノ酸と親水性アミノ酸との区別があり、親水性アミ
ノ酸については更に酸性アミノ酸と塩基性アミノ酸との
区別があるが、これらのいずれのアミノ酸も、本発明で
用いられる。

【００３２】これらの疎水性アミノ酸と親水性アミノ酸
との内容、及び親水性アミノ酸における酸性アミノ酸と
塩基性アミノ酸との内容は、公知の区分に従う。これを
あえて本発明の目的から区分すれば、疎水性アミノ酸と
は親水性溶媒中において疎水性相互作用を示すアミノ酸
であり、親水性アミノ酸とは親水性溶媒中において疎水
性相互作用を示さないアミノ酸である、と定義できる。

【００３３】例えば、疎水性アミノ酸としては、アラニ
ン、バリン、ロイシン、イソロイシン、トリプトファ
ン、フェニルアラニン、プロリン、メチオニン、αアミ
ノイソ酪酸等の１種又は２種以上を任意に選択して用い
ることができる。

【００３４】例えば、親水性アミノ酸としては、グリシ
ン、セリン、トレオニン、チロシン、アスパラギン、ア
スパラギン酸、グルタミン、グルタミン酸、システイ
ン、リシン、アルギニン、ヒスチジン等の１種又は２種
以上を任意に選択して用いることができる。

【００３５】上記の親水性アミノ酸の内、典型的な酸性
アミノ酸としては、例えばアスパラギン酸、グルタミン
酸等を挙げることができ、又、典型的な塩基性アミノ酸
としては、例えばリシン、アルギニン、ヒスチジン等を
挙げることができる。

【００３６】以上の疎水性アミノ酸、親水性アミノ酸
（酸性アミノ酸、塩基性アミノ酸）のうち、P.Y.Chou,
G.D.Fasman, Adv.Enzymol., 47,45(1978) 等に示される
ように、ヘリックス構造を取り易い点から、グルタミン
酸、ヒスチジン、グルタミン、フェニルアラニン、リシ
ン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、トリ
プトファン、メチオニン、αアミノイソ酪酸が好まし
く、その内でも、とりわけ、グルタミン酸、ヒスチジ
ン、リシン、アラニン、バリン、イソロイシン、フェニ
ルアラニン、トリプトファン、メチオニン、αアミノイ
ソ酪酸が好ましい。

【００３７】〔アミノ酸の一次構造〕第一発明におい
て、複数の親水性アミノ酸（つまり、複数の酸性アミノ
酸あるいは複数の塩基性アミノ酸）と複数の疎水性アミ
ノ酸とが所定の順序で配列した一次構造とは、仮に親水
性アミノ酸を「Ｑ」、疎水性アミノ酸を「Ｌ」と表記し
て説明すると、次のようなものである。

【００３８】即ち、一般的には、ＱとＬとの配列から構
成される一次構造体がαヘリックスその他のヘリックス
構造を形成した場合に、ＱあるいはＬがそれぞれヘリッ
クスの周面上の片側に位置することによって、ヘリック
スの周面を、縦方向沿いに、Ｑが偏在した領域（親水性
アミノ酸領域周面）と、Ｌが偏在した領域（疎水性アミ
ノ酸領域周面）とに２分割することとなるような配列で
あれば良い。

【００３９】そしてこの配列条件は、必ずしも厳密なも
のではなく、例えば上記の２つの領域周面が完全に均等
に分割されていなくても、あるいは正確に縦方向沿いに
分割されていなくても、更にはそれぞれの領域周面に逆
の性質を持った少数のアミノ酸が混入していても、要す
るに第１発明のポリペプチドヘリックスバンドルを構成
できる程度に条件を満たしていれば、それで構わない。

【００４０】一次構造におけるＱとＬとの合計個数につ
いても特に限定すべき理由はないが、例えばアミノ酸１
８個で５周のコイルを形成するαヘリックス構造におい
ては、１８個のアミノ酸が構成単位となる。

【００４１】より具体的に説明すれば、一例として、
「ＬＱＬＱＬＬＱＬＱＬＱＬＱＬＬＱＬＱ」という一次
構造が適当である。

【００４２】この場合、Ｌを黒の丸点、Ｑを白の丸点と
して図１の右下部に示すヘリックスの模式的な展開図か
ら分かるように、ＱとＬとがそれぞれ２分割状にエリア
分けされて縦列する結果となる。なお、図１の右上部に
はこれを白黒に塗り分けたものを、又、図１の左下部に
はヘリックスの状態において白黒に塗り分けたもの、さ
らに、図１の左上部にはこのヘリックスを上方から見た
平面図を、それぞれ示している。

【００４３】そして、上記の親水性アミノ酸「Ｑ」が酸
性アミノ酸であった場合は酸性−疎水性ポリペプチドヘ
リックスが構成され、上記の親水性アミノ酸「Ｑ」が塩
基性アミノ酸であった場合は塩基性−疎水性ポリペプチ
ドヘリックスが構成される訳である。

【００４４】図２（ａ）には、ヘリックスを円柱に見立
てて、酸性−疎水性ポリペプチドヘリックスを模式的に
図示する。ヘリックスは、図のように、黒塗りで表現し
た疎水性アミノ酸領域周面（以下の各図において同じ）
と、アミカケ模様で表現した酸性アミノ酸領域周面（以
下の各図において同じ）とに、縦方向沿いに２分割され
ている。

【００４５】図２（ｂ）には、ヘリックスを円柱に見立
てて、塩基性−疎水性ポリペプチドヘリックスを模式的
に図示する。ヘリックスは、図のように、黒塗りで表現
した疎水性アミノ酸領域周面と、市松模様で表現した塩
基性アミノ酸領域周面（以下の各図において同じ）と
に、縦方向沿いに２分割されている。

【００４６】上記の一次構造は、その配列順序が保たれ
ていれば、「どのアミノ酸から配列が始まるか。」とい
う点は問題とならない。更に、これらの一次構造中、疎
水性アミノ酸と親水性アミノ酸との間で、２個以下のア
ミノ酸に限って入替えがあっても良い。

【００４７】〔ポリペプチドヘリックスの製造〕前記の
ように、本発明では、図２（ａ）に示す酸性−疎水性ポ
リペプチドヘリックスと、図２（ｂ）に示す塩基性−疎
水性ポリペプチドヘリックスとが利用される。

【００４８】ポリペプチドヘリックスとは、同一分子内
のペプチド結合のＣＯ基とＮＨ基の間で形成される水素
結合により安定化される螺旋状構造であり、特に、いわ
ゆるαヘリックス構造が望ましい。そして、後述のポリ
ペプチド材料が必要な強度性を維持できる限りにおい
て、ポリペプチドヘリックスの分子量は任意で良い。例
えばαヘリックスにおいて必ずしも１８残基のアミノ酸
からなる必要はなく、前記のアミノ酸配列が確保されて
いれば、少なくとも８残基以上のアミノ酸からなる事の
みを条件とする。

【００４９】このようなポリペプチドヘリックスは、化
学合成や遺伝子組み換え技術を用いた合成等の種々の手
法を用いて製造することができる。

【００５０】本発明の場合、２種類以上のアミノ酸が所
定の順序で配列したポリペプチドヘリックスであるか
ら、これを化学合成する場合、例えば、いわゆるペプチ
ド合成装置を利用できる。

【００５１】遺伝子組み換え技術を用いた合成の場合に
は、所望のアミノ酸配列の基となるＤＮＡを、細菌、酵
母、昆虫、植物、動物中で発現する生体内（ in vivo）
合成や、生体機能の一部を用いて無細胞系で行う in vi
tro 合成で行われる。また、上記のＤＮＡは、ＤＮＡ合
成装置で合成するか、生物のＤＮＡを単離精製すること
により得ることができる。

【００５２】ＤＮＡ合成装置を用いてＤＮＡの化学合成
を行う場合、各アミノ酸に対応するコドンは、発現する
生物中で高頻度で使用されているコドンを選択すること
が望ましい。また、生体中では、繰り返しのＤＮＡ配列
は削除される傾向があるので、数種類のコドンを組み合
わせて使用することが望ましい。

【００５３】αヘリックスタイプあるいはその他のタイ
プのポリペプチドヘリックスであって、それらの基準単
位数以上の数のアミノ酸（例えば、αヘリックスならば
１８を超える数のアミノ酸）からなる高分子量のポリペ
プチドヘリックスを製造する場合には、まず、基準単位
数のアミノ酸一次構造体に対応するＤＮＡを合成し、次
いで、これらのＤＮＡを複数結合することもできる（こ
のような高分子量化の例として、K.P.McGrath, M.J.Fou
rnier, T.L. Mason, and D.A.Tirrell, J.Am.chem.So
c., 114(2), 727(1992)参照）。

【００５４】生体内でのポリペプチドヘリックスの発現
においては、目的のポリペプチドヘリックス以外にも、
生体機能維持に必要なポリペプチドが同時に多数発現さ
れるので、目的のポリペプチドヘリックスを単離・精製
するために、溶媒抽出、塩析、ｐＨ調整、ろ過、クロマ
トグラフィー等の操作を適宜組み合わせて行う必要があ
る。

【００５５】本発明では、４本のポリペプチドヘリック
スを用いてポリペプチド材料の中間構造単位であるポリ
ペプチドヘリックスバンドルを形成させるので、例えば
図３に示すように、予め４本のポリペプチドヘリックス
１を、２，３個のヘリックス構造を取らないアミノ酸か
らなる紐状の連結部２で一連に繋いでおくこともでき
る。

【００５６】このような４本のポリペプチドヘリックス
の連結体を調製するには、もちろん、４本のポリペプチ
ドヘリックスの一次構造に相当する部分と、その中間の
紐状の連結部を構成するアミノ酸とからなるアミノ酸配
列の一次構造体を準備する必要がある。

【００５７】ポリペプチドヘリックスの連結体は、特
に、ポリペプチドヘリックスを構成するアミノ酸の個数
が少なくて（例えば、１０個程度以下）、溶媒中でのこ
れらの疎水性相互作用による凝集体の安定度が比較的に
不安定である場合等に、その凝集を促進し、４ヘリック
スバンドルを安定化させると言う効果を期待できる。

【００５８】〔ポリペプチドヘリックスバンドルの製
造〕次に、上記のポリペプチドヘリックスを用いた第１
発明のポリペプチドヘリックスバンドルの製造について
の実施の形態を述べる。

【００５９】基本的な操作は、酸性−疎水性ポリペプチ
ドヘリックスのみ、あるいは、塩基性−疎水性ポリペプ
チドヘリックスのみ、あるいは、酸性−疎水性ポリペプ
チドヘリックスと塩基性−疎水性ポリペプチドヘリック
スとの等モルずつを、親水性の溶媒中に溶解させ、これ
らのポリペプチドヘリックスが共通して備える疎水性ア
ミノ酸領域周面に起因する疎水性相互作用を利用して、
ポリペプチドヘリックスを凝集させる操作である。

【００６０】仮にポリペプチドヘリックスを円柱に見立
てて、図４のようにその軸方向からの平面視（円形）で
表現すると、図４（ａ）のように単一のポリペプチドヘ
リックスは白塗り部分で表される親水性アミノ酸領域周
面（酸性アミノ酸領域周面あるいは塩基性アミノ酸領域
周面）の部分と、黒塗り部分で表される疎水性アミノ酸
領域周面の部分とからなる。

【００６１】そして上記の凝集の際、親水性の溶媒中に
おいてポリペプチドヘリックスに疎水性相互作用が働く
と、図４（ｂ）のように４本のポリペプチドヘリックス
が、それぞれの疎水性アミノ酸領域周面を内向きに対向
させて相互の周面を接触させた状態で、かつ同一の軸方
向に配向して凝集する。

【００６２】この際、力学上の問題から、３本以下ある
いは５本以上のポリペプチドヘリックスの凝集は原則と
して起こらない。又、親水性アミノ酸領域周面と疎水性
アミノ酸領域周面とが基本的に縦割りで形成されている
ので、４本のポリペプチドヘリックスが幾何学上の「ね
じれ」の位置関係で凝集することもない。

【００６３】こうして、酸性−疎水性ポリペプチドヘリ
ックスのみを用いた場合には図５の（ａ）に示す酸性ポ
リペプチドヘリックスバンドルが、塩基性−疎水性ポリ
ペプチドヘリックスのみを用いた場合には図５の（ｂ）
に示す塩基性ポリペプチドヘリックスバンドルが生成す
る。

【００６４】又、酸性−疎水性ポリペプチドヘリックス
と塩基性−疎水性ポリペプチドヘリックスとの等モルず
つを用いた場合には図５の（ｃ）あるいは図５の（ｄ）
に示す両性ポリペプチドヘリックスバンドルが生成する
が、この両者のいずれかを選択的に製造するには、前記
のポリペプチドヘリックスの連結体を利用することがで
きる。連結体において、酸性−疎水性ポリペプチドヘリ
ックスと塩基性−疎水性ポリペプチドヘリックスとが交
互に連結されていると図５（ｃ）のタイプが、そうでな
い連結様式の場合には図５（ｄ）のタイプが、それぞれ
生成する。

【００６５】上記の親水性の溶媒とは、一般的な定義に
従い、「水、又は水に対して親和性を有する溶媒」を言
う。その代表的な例として、水の他に、アルコール、ア
セトン、ジメチルスルホキシド、フッ素系アルコール
（例えばヘキサフルオロイソプロパノール）等がある
が、その他にも、非プロトン性極性溶媒（例えば、ジメ
チルホルムアミド）、有機酸（例えば、ギ酸、酢酸）等
も使用可能であり、これらの混合液も使用できる。

【００６６】〔ポリペプチド材料の製造〕次に、第１発
明のポリペプチドヘリックスバンドルを用いて第２発明
のポリペプチド材料を製造する際の実施の形態について
説明する。

【００６７】基本的な操作は、上記のポリペプチドヘリ
ックスバンドルの生成操作において、親水性の溶媒中で
これを生成させた後、そのまま、又は溶液の混合を経
て、溶液を次第に濃縮させることにより、ポリペプチド
ヘリックスバンドル同士を静電親和力により凝集、結晶
化させてポリペプチド材料を生成させ、次いで親水性の
溶媒を完全に分離、除去すると言う操作である。

【００６８】即ち、酸性−疎水性ポリペプチドヘリック
スと塩基性−疎水性ポリペプチドヘリックスとの等モル
ずつを用いた場合には両性ポリペプチドヘリックスバン
ドルが生成するので、そのまま溶液を次第に濃縮させれ
ば、図６（ａ）又は図６（ｂ）に示す両性ポリペプチド
ヘリックスバンドルのみからなるポリペプチド材料を生
成する。

【００６９】一方、酸性−疎水性ポリペプチドヘリック
スのみを用いた場合、又は、塩基性−疎水性ポリペプチ
ドヘリックスのみを用いた場合には、それぞれ酸性ポリ
ペプチドヘリックスバンドルのみ、又は、塩基性ポリペ
プチドヘリックスバンドルのみを生成するので、この時
点で両者を等モルに混合し、その後混合溶液を次第に濃
縮させれば、図６（ｃ）に示す酸性ポリペプチドヘリッ
クスバンドルと塩基性ポリペプチドヘリックスバンドル
とからなるポリペプチド材料を生成する。

【００７０】親水性溶媒の使用条件については特に限定
はないが、ポリペプチド材料の結晶構造を保つために１
００°Ｃ以下の温度で用いることが望ましい。また、使
用後の溶媒の排除は、例えばろ過による分離、減圧によ
る除去等の手段により行うことができる。

【００７１】上記において、ポリペプチド材料の結晶構
造形成操作を、非常に短時間で、あるいは高濃度で行う
と、微粉末状の結晶が得られる。従って、ある程度以上
の大きさのバルク結晶を得たい場合には、例えば次の
（１）又は（２）の方法を用いることができる。なお、
これらの方法はいずれも、振動や衝撃の少ない環境で、
常温以下で行うのが望ましい。

【００７２】（１）非常に希薄なポリペプチドヘリック
スの溶液を調製しておき、ゆっくりと溶媒を蒸発させ
る。

【００７３】（２）ポリペプチドヘリックスの高温溶液
を調製しておき、非常にゆっくりとした速度で温度を低
下させる。

【００７４】〔ポリペプチド材料〕ポリペプチド材料の
基本構造は、前記図６（ａ）〜図６（ｃ）に示したよう
なものであって、酸性、塩基性もしくは両性のポリペプ
チドヘリックスバンドルを中間構造単位とする多数のポ
リペプチドヘリックスの凝集体としてのマクロクリスタ
ルであり、ポリペプチドヘリックスバンドル同士や、ポ
リペプチドヘリックスバンドル内部でのポリペプチドヘ
リックス同士は、相互の周面を接触させた状態で、互い
に同一の軸方向に配向して、規則的に凝集している。

【００７５】この結晶構造を斜視図で示した一例が図７
である。図７のように、個々の円柱体で表されるポリペ
プチドヘリックス１の軸方向の上下端が互いに揃ってい
るものもあるし、揃っていないものもある。

【００７６】次に、親水性溶媒中に予め適当な材質の基
材を設置する一方で、ポリペプチドヘリックスとして
は、その軸方向の一端側のアミノ酸には前記基材に対す
る反応性を持つ官能基を備えたものを用いると、図８に
示すように、基材上に多数のポリペプチドヘリックス１
が単位層状の結晶構造を持ってコーティングされたポリ
ペプチド材料を得ることができる。

【００７７】更に、上記のコーティングされたポリペプ
チド材料において、その後に基材を排除すれば、前記層
状の結晶構造の単一層のみからなる、膜状あるいは薄層
状のポリペプチド材料を得ることができる。

【００７８】その際の基材の排除手段としては、基材と
ポリペプチド材料間の化学結合を選択的に切断する方
法、ポリペプチド材料を溶解せずに基材のみを溶解する
溶媒を利用する方法等が考えられる。例えば、基材とポ
リペプチド材料間をエステル結合で結合させていた場合
は、酸あるいはアルカリで処理することによりエステル
結合を選択的に切断することができる。また、イオン化
傾向の大きい金属を基材として用いていた場合は、酸処
理によってポリペプチド材料を溶解せずに基材のみを溶
解・除去することができる。

【００７９】〔ポリペプチド材料の用途〕本発明のポリ
ペプチド材料は、その構成要素である個々のポリペプチ
ドヘリックス及び結晶構造全体の双極子モーメントを利
用して、非線形光学材料として用いることができる。具
体的には波長変換素子、光スイッチ、光変調器、光演算
素子等の光学素子等の用途に利用できる。

【００８０】又、本発明のポリペプチド材料は、その構
成要素である個々のポリペプチドヘリックスの孔が材料
全体として同一方向に貫通していることを利用して、そ
の孔径に対応したサイズの物質の選択的透過を行わせ
る、選択的物質透過用として利用することができる。具
体的にはプロトン、カリウム、ナトリウム等のイオンチ
ャンネル、各種ホルモン透過膜等の用途に利用できる。

【００８１】又、本発明のポリペプチド材料は、その構
成要素である全てのポリペプチドヘリックスが、酸性化
合物の捕捉に適したアミノ基末端、あるいは塩基性化合
物の捕捉に適したカルボキシル基末端のいずれか一方を
表面に露出させる点を利用して、特に前記のコーティン
グ状や薄膜状の材料形態において、センサー用ポリペプ
チド材料として利用することができる。具体的には、酸
性化合物あるいは塩基性化合物のセンシング、上記アミ
ノ基末端あるいはカルボキシル基末端に抗体を結合させ
た上での抗原のセンシング、上記アミノ基末端あるいは
カルボキシル基末端に光受容体を結合させた上での光の
センシング等の用途に利用できる。

【００８２】又、本発明のポリペプチド材料は、アミノ
酸から構成されているために生体適合性を有する点と、
層状の結晶構造に形成できる点とを利用して、生体適合
用コーティング材料の用途に利用できる。

【００８３】又、本発明のポリペプチド材料は、高分子
の完全結晶である点に基づく高硬度、高靱性を利用し
て、高強度部材用材料として利用できる。具体的には、
スーパーエンジニアリングプラスチックスの代替材料、
一部の金属の代替材料、セラミックスの代替材料等の用
途に利用でき、又使用部品の種類としてはカム、ギアや
その他の広範囲な種類の高強度部品、とりわけ小部品や
微小部品に好ましく使用することができる。

【００８４】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。

【００８５】〔両性ポリペプチドヘリックスバンドルか
らなるポリペプチド材料製造例１〕配列番号１に示すポ
リペプチドを固相法により化学合成した。そしてこのポ
リペプチドを水に溶解後、水を徐々に除去したところ、
結晶が得られた。

【００８６】この結晶については、配列中のＤ−アラニ
ン−プロリン−グリシン部分がターン構造、即ち前記図
３で述べたような連結部２として機能することにより、
配列全体として前記図５（ｃ）に示すタイプの４本のポ
リペプチドヘリックスからなる両性ポリペプチドヘリッ
クスバンドルを構成し、かつこれらのバンドルが相互の
静電親和力によって多数凝集して本発明のポリペプチド
材料を構成したものと推定される。

【００８７】〔両性ポリペプチドヘリックスバンドルか
らなるポリペプチド材料製造例２〕最初に、以下に順次
述べる手順により酸性−疎水性ポリペプチドヘリックス
を合成した。

【００８８】配列番号２に示すポリペプチドを固相法に
より化学合成した。そしてこのポリペプチドをトリフル
オロエタノールに溶解後、トリフルオロエタノールを徐
々に除去したところ、結晶が得られた。

【００８９】この結晶については、配列中のＤ−アラニ
ン−プロリン−グリシンからなるターン構造部分の機能
は上記製造例１と同一であるが、これらのアミノ酸間の
配列の相違から、配列全体として製造例１とは異なる前
記図５（ｄ）に示すタイプの４本のポリペプチドヘリッ
クスからなる両性ポリペプチドヘリックスバンドルを構
成し、かつ、これらのバンドルが相互の静電親和力によ
って多数凝集して本発明のポリペプチド材料を構成した
ものと推定される。

【００９０】〔両性ポリペプチドヘリックスバンドルか
らなるポリペプチド材料製造例３〕 （２本鎖モノマーＤＮＡの合成）配列番号３及び４に示
す２種類のオリゴヌクレオチドをＤＮＡ合成装置により
0.2 μmol スケールで化学合成した。

【００９１】ポリアクリルアミドゲルで精製した後、60
pmolをそれぞれ、10× T4 ポリヌクレオチドキナーゼ緩
衝液 3μl 、10×ATP 3 μl 、 T4 ポリヌクレオチドキ
ナーゼ 2μl を含む30μl 溶液中で、37℃で60分間反応
させることにより5'末端のリン酸化を行った。

【００９２】次に65℃で20分加熱して酵素を失活させた
後、それぞれのオリゴヌクレオチド溶液を混合し、NaCl
を100mM の濃度になるように加えた。この混合溶液を含
むエッペンドルフチューブを85℃で温め、室温に戻るま
で徐冷し、アニーリングした。その後、水を全量が100
μl になるように加えて、同量のフェノール／クロロホ
ルム (1:1, v/v) で抽出した。遠心分離 (12000rpm, 1m
in.)の後、上の水層部分100 μl にオイスターグリコー
ゲン(20mg/ml) 1 μl 、3M NaOAc（酢酸ナトリウム） 1
0 μl 、エタノール300 μl を加え、−２０°Ｃで15時
間放置して、２本鎖モノマーDNA を析出させた。

【００９３】この白色沈殿物を遠心分離(12000rpm, 30m
in.)した後、70％エタノール200 μl で２回洗浄し，室
温で乾燥させた。得られた２本鎖DNA は相補的に結合し
ており、その５’末端からのDNA 配列を、アミノ酸との
対応を表記して配列番号５に示す。この配列の左側末端
はEcoRI サイト、他末端はBamHI サイトであり、配列の
中間に２カ所のSfcIサイトを有していて、SfcI間のDNA
シークエンスは、ＬＱＬＥＬＬＥＬＥＬＥＬＥＬＥＬＬ
Ｅ（Ｌをロイシン、Ｑをグルタミン、Ｅをグルタミン酸
とする）に対応している。

【００９４】（モノマーＤＮＡのクローニング）pUC18
プラスミド2 μg を10×Eco RI buffer 3.3 μl 、Eco
RI 1μl 、 BamHI 1 μl を含む33μl の水溶液中、37
℃で15時間加温することにより、Eco RI−Bam HIサイト
をもつ直線状のpUC 18プラスミドを調製した。２本鎖モ
ノマーDNA 溶液(0.68pmol)、Eco RI−Bam HIサイトをも
つ直線状のpUC 18溶液(0.14pmol)、 10 ×T4 DNA リガ
ーゼ バッファー 2μl 、T4 DNA リガーゼ 1μl を混
合し、水で20μl とした。14℃、15時間加温することに
よりライゲーションを行って、２本鎖モノマーDNA をpU
C18 プラスミドに挿入した。

【００９５】このライゲーション溶液を水80μl で５倍
に希釈し、その10μl を溶解したJM109 コンピテントセ
ル100 μl に加え、氷中に30分放置した。次にこの溶液
を42℃で2 分加熱した後、2 ×YT 1mlを加え、37℃で１
時間培養した。その後、100mM のIPTG（イソプロピル-1
- チオ- β-D- ガラクトシド） 63 μl と20mg/ml のX-
Gal （5-ブロモ-4- クロロ-3- インドリル- β-D-(-)-
ガラクトピラノシド）84μl を塗布したYTアンピシリン
プレート上に、培養液適量を塗布し、37℃で15時間培養
した。

【００９６】生じた白色コロニーの１つを、 2×YT 5ml
に5 μl のアンピシリンナトリウム水溶液(Amp, 200mg/
ml) の混合培地で約９時間培養した。この培養液を2 ×
YT 500mlにAmp 500 μl に加え、さらに15時間培養し
た。次に遠心分離(5000rpm, 30sec.) し、菌をスピンダ
ウンして、Qiagen社製Maxi Prep キットを用いて大量精
製した。

【００９７】精製したモノマーDNA 挿入pUC18 100μg
に10×NEのバッファー 430μl 、SfcIを50μl 、BSA
（牛血清アルブミン）7.5 μl を加え、さらに水を添加
することにより全量が300 μl の溶液を調製した。室温
で終夜インキュベイトした後、反応溶液を12% アクリル
アミドゲルで電気泳動した。臭化エチジウム溶液で染色
後、紫外線を照射することにより、確認できた54bpのモ
ノマーDNA のバンドを切り出し、エッペンドルフチュー
ブに入れた。ゲルを細かく潰し、NaOAc 300 μlを加
え、37℃、15時間振とうした。

【００９８】そして、上澄みを別のエッペンドルフに移
しかえ、残さにさらにNaOAc 125 μl を加え、37℃、8
時間振とうした。フィルターでろ過後、先程の上澄み液
と合わせ、オイスターグリコーゲン(20mg/ml) 4.9 μl
、2M NaCl 61.4 μl 、エタノール 1mlを加え、-20
℃で15時間放置することにより両端がSfcIサイトである
モノマーDNA を析出させた。遠心分離(12000rpm, 30mi
n.)した後、70％エタノール200 μl で２回洗浄した。
室温で乾燥後、TE（トリス／ＥＤＴＡ） 50 μl に溶解
した。

【００９９】（マルチマー挿入用ベクター（pKY-1b）の
調製）市販のpACYC177プラスミド 5μg を10×バッファ
ー 5μl 、FspI 1μl 、HincII 1μl 、BSA 5 μl を含
む50μl の水溶液中、37℃で15時間インキュベイトする
ことにより、FspI、HincIIカッティングを行った。続い
て70℃で15分加熱処理することにより酵素を失活させた
後、全量が90μl になるように水を加え、90μl のフェ
ノール／クロロホルム(1/1, v/v) 、さらにクロロホル
ム90μl で抽出することにより酵素を取り除いた。上の
水層部分90μl に3M NaOAc 18 μl 、オイスターグリコ
ーゲン2.7 μl 、エタノール220 μl を加え、-80 ℃で
30分放置して、DNA を析出させた。

【０１００】析出した DNAを遠心分離(14000rpm, 15mi
n.) し、残さを70％エタノール200μl で２回洗浄し
た。乾燥後、50μl の水に溶解し、両端がFspIおよびHi
ncIIサイトである直鎖状のベクターを調製した。

【０１０１】次に直鎖状のベクターの溶液(0.14pmol)、
10×T4 DNAリガーゼバッファー、T4DNAリガーゼを混合
し、水で適量とした。14℃で15時間インキュベイトする
ことにより、環状ベクターを合成した。１項と同様の方
法により、環状ベクターのBamHI サイトに配列番号６に
示すリンカーを挿入したマルチマー挿入用ベクターを調
製した。

【０１０２】このベクターを用いて大腸菌HB101 を形質
転換し、そのコロニーを2 ×YT 5mlに5 μl のカナマイ
シン溶液(Kn, 50mg/ml) を加えた混合培地で約９時間培
養した。この培養液を2 ×YT 500mlにKn 500 μl を含
む混合培地に加え、OD600 が0.4 付近になるまで培養し
た。この培養液にクロラムフェニコール溶液（Cp, 25mg
/ml ）を全体が50μg/mlの濃度になるように添加し、16
時間培養した。

【０１０３】その後、500ml 遠心管に培養液を分注し、
遠心分離（5600rpm, 10分，4 ℃）を行い、菌をスピン
ダウンした。上澄みを捨て、GTE （グルコース／トリス
／ＥＤＴＡ）溶液4ml に懸濁させ、50mlの遠心チューブ
に移した。次に、リゾチーム−GTE 溶液（25mg/ml ）を
1ml 加え、室温で10分放置した。さらに、0.2MのNaOH−
1% SDS （ドデシル硫酸ナトリウム）溶液を10ml加え、
氷中で10分間放置した。3M NaOAc 7.5mlを添加し、粘
り気がなくなるまでピペットでゆっくり混合し、氷中で
10分放置した。遠心分離（13000rpm, 10 分，4 ℃）
し、上澄みを新しいチューブに移し、0.6 倍量のイソプ
ロパノールを加え、室温で5 〜10分放置した。遠心分離
（11000rpm, 10 分，室温）の後、上澄みを捨て、70%
エタノール2ml で洗浄し、白色沈殿物（pKY-1b）を乾燥
した。

【０１０４】（マルチマー挿入用ベクター（pKY-1b）へ
のマルチマーＤＮＡの挿入）マルチマー挿入用ベクター
（pKY-1b） 5μg に10×NE バッファー4 を25μl、 Sf
cI 10μl 、BSA 2.5μl を加え、水で250 μl の溶液
を調製し、室温で終夜インキュベイトした。水50μl を
加えた後、300 μl のフェノール／クロロホルム(1/1,
v/v) 、次にクロロホルム300 μl で抽出することによ
り酵素を取り除いた。上の水層部分300 μl にオイスタ
ーグリコーゲン(20mg/ml) 9 μl 、3MNaOAc 60 μl 、
エタノール720 μl を加え、-80 ℃で30分放置して、DN
A を析出させた。遠心分離(14000rpm, 15min.)し、残さ
を70％エタノール1ml で２回洗浄した。乾燥後、44μl
の水に溶解し、NEバッファー25μl 、 CIP（子牛小腸由
来アルカリフォスファターゼ） 1μl を加え、50℃で１
時間インキュベイトすることにより脱リン酸化を行っ
た。

【０１０５】次に75℃で10分間加熱することにより酵素
を失活させた。このようにして、両端にSfcIサイトを有
する pKY-1b を調製した。

【０１０６】２本鎖モノマーDNA 150ng 、10×T4 DNAリ
ガーゼバッファー 3μl 、T4 DNAリガーゼ 1μl を含む
全量が30μl の水溶液を調製した。16℃で24時間インキ
ュベイトし、マルチマー化を行った。

【０１０７】次に、マルチマー溶液 10 μl 、直鎖状マ
ルチマー挿入用ベクター溶液 (73ng) 、10×T4 DNAリガ
ーゼバッファー3 μl 、 T4 DNA リガーゼ 1μl を混合
し、水を添加して全量が30μl の水溶液を調製した。14
℃で40時間インキュベイトした後、その1/2 量を溶解し
た100 μl のHB101 コンピテントセルに加え、氷中に30
分放置した。次にこの溶液を42℃で2 分加熱した後、2
×YT 1mlを加え、37℃で１時間培養した。

【０１０８】その後、YTカナマイシンプレート上に、培
養液800 μl を塗布し、37℃で15時間培養した。１つの
コロニーを5ml 2 ×YT カナマイシン(200μg/ml) 培地
で、37℃で15時間飽和するまで培養した。その1.5ml 培
養液を遠心分離(12000rpm,20sec.) し、上澄みを捨て、
TELT溶液100 μl に懸濁させた。次に、フェノール 50
μl 、クロロホルム 50 μl を加え、激しく混合し、１
５分間室温で放置した。遠心分離(14000rpm, 1min.) の
後、上澄み100 μl を新しいエッペンドルフチューブに
移し、２倍量のエタノール 200μl を加えた。再び遠心
分離(12000rpm,5min.)の後、上澄みを捨て、100 ％エタ
ノール 1mlで洗浄し、乾燥した。

【０１０９】マルチマーが挿入されたマルチマー挿入ベ
クター（pKY-1b）を10×BamHI バッファー 2.5μl 、Ba
m HI 1μl 、 RNase 1μl を含む全量が25μl の溶液
中、37℃で15時間インキュベイトした。その後、5 ％ア
クリルアミドゲル電気泳動を行い、ＬＱＬＥＬＬＥＬＥ
ＬＥＬＥＬＥＬＬＥ（Ｌをロイシン、Ｑをグルタミン、
Ｅをグルタミン酸とする）単位が６個重合したポリペプ
チドヘリックスに対応するマルチマーDNA のバンドを切
り出し、エッペンドルフチューブの中に入れた。ゲルを
細かく潰し、NaOAc 100 μl を加え、37℃で8 時間振と
うすることによりDNA を抽出した。フィルターでろ過
後、オイスターグリコーゲン(20mg/ml) 3 μl 、エタノ
ール200 μl を加え、-20 ℃で15時間放置して、マルチ
マーDNA を析出させた。遠心分離(14000rpm, 15min.)
し、残さを70％エタノール200 μl で２回洗浄した。乾
燥後、10μl のTEに溶解した。

【０１１０】（酸性−疎水性ポリペプチドヘリックスの
大腸菌中での発現）市販のpET3B プラスミド 5μg を10
×BamHI バッファー 5μl 、BamHI 1 μlを含む20μl
の水溶液中、37℃で15時間インキュベイトすることによ
り、BamHIカッティングを行った。続いて70℃で15分加
熱処理することにより酵素を失活させた後、全量が90μ
l になるように水を加え、90μl のフェノール／クロロ
ホルム(1/1, v/v) 、さらにクロロホルム90μl で抽出
することにより酵素を取り除いた。上の水層部分90μl
に3M NaOAc 18 μl 、オイスターグリコーゲン2.7 μl
、エタノール220 μl を加え、-80 ℃で30分放置し
て、DNA を析出させた。遠心分離(14000rpm, 15min.)
し、残さを70％エタノール200 μl で２回洗浄した。乾
燥後、50μl の水に溶解し、両端がBamHI サイトである
直鎖状pET3B ベクターを調製した。

【０１１１】マルチマーDNA 溶液10μl 、両端がBamHI
サイトである直鎖状pET3B ベクター溶液 (20ng) 、10×
T4 DNA リガーゼ バッファー 2μl 、 T4 DNA リガー
ゼ1μl を混合し、水を加えて全量が20μl の液を調製
した。16℃で15時間インキュベイトすることにより、マ
ルチマーDNA が挿入したpET3B ベクターを調製した。こ
の水溶液の10μl を、溶解した100 μl BL21(DE3)pLys
S コンピテントセルに加え、氷中に30分放置した。次に
42℃で2 分間加熱した後、2 ×YT 1mlを加え、37℃で１
時間培養した。

【０１１２】その後、YTクロラムフェニコール／アンピ
シリンプレート上に、培養液50μlを塗布し、37℃で15
時間培養した。コロニーを２×YT 5ml に各5 μl のア
ンピシリン、クロラムフェニコールを加えた混合培地で
30℃で約１６時間培養した。この培養液500 μl を2 ×
YT 20mlにアンピシリン1ml 、クロラムフェニコール1m
l を含む１リッターの混合培地に加え、一定温度で600n
m の吸光度（OD600 ）が0.4 〜0.7 になるまで培養し
た。次に、培養液に100mM IPTG を4ml 加え（全体の濃
度が0.4mM になるようにする）、タンパク質発現の誘導
を行った。IPTG添加後270 分間培養した。

【０１１３】500ml 遠心管に培養液を分注し、4 ℃で遠
心分離（6000g ，10min.）し、菌をスピンダウンした。
上澄みを捨て、セル1gあたり5ml の抽出緩衝液（20mM
Tris・HCl (pH8.0) ，30mM NaCl, 10mM EDTA ）を添
加し、懸濁した。さらにリゾチームを濃度2mg/mlになる
ように添加し、氷中で１時間放置し、菌体をスフェロプ
ラスト化した。この溶液をガラス製のビーカーに移しか
え、氷冷しながら超音波法による破砕処理を行った。得
られた破砕液を低速遠心分離（6000g, 5min）により不
溶性画分を得た。残さに洗浄緩衝液（20mM Tris・HCl
(pH7.5) 、 30mM NaCl）10mlを添加し、沈殿を十分に懸
濁した。その後、4 ℃で遠心分離（10000g，10min.）に
より不溶性画分を回収し、沈殿を洗浄した。再び洗浄を
繰り返した後、残さをメタノールでソックスレー抽出す
ることにより脂質成分を除去した。この残さにジメチル
スルホキシドを添加し、70℃で３時間加熱した。不溶物
をろ過後、真空乾燥することにより、タンパク質を得
た。このタンパク質を臭化エチジウム処理することによ
り、前記のＬＱＬＥＬＬＥＬＥＬＥＬＥＬＥＬＬＥの配
列単位が６個重合した酸性−疎水性ポリペプチドヘリッ
クスが得られた。

【０１１４】（塩基性−疎水性ポリペプチドヘリックス
の合成）次に、塩基性−疎水性ポリペプチドヘリックス
の合成を行った。

【０１１５】即ち、配列番号６および配列番号７に示す
ＤＮＡを化学合成した。そして、前記酸性−疎水性ポリ
ペプチドヘリックスの合成例における配列番号３及び４
に示す２種類のＤＮＡの合成後の操作と同様にして、Ｌ
ＱＬＫＬＬＫＬＫＬＫＬＫＬＫＬＬＫ（Ｌはロイシン、
Ｑはグルタミン、Ｋはリシンである）単位が６個重合し
た塩基性−疎水性ポリペプチドヘリックスを合成した。

【０１１６】（ポリペプチド材料の製造）等モルの前記
酸性−疎水性ポリペプチドヘリックスと塩基性−疎水性
ポリペプチドヘリックスとを水に溶解させた後、エバポ
レータにより水を徐々に除去したところ、白色の沈澱が
析出して来た。この沈澱物は、両性ポリペプチドヘリッ
クスバンドルを中間構造単位とし、これらが静電親和力
で凝集した結晶構造を持つポリペプチド材料であると考
えられる。

【０１１７】〔両性ポリペプチドヘリックスバンドルか
らなるポリペプチド材料の製造例４〕次のようにして、
両性ポリペプチドヘリックスバンドルからなるポリペプ
チド材料を製造した。

【０１１８】まず、配列番号９に示す、ＬＱＶＲＩＬＨ
ＬＨＴＲＬＫＬＬＫＬＫＶＫ（Ｌはロイシン、Ｖはバリ
ン、Ｑはグルタミン、Ｒはアルギニン、Ｉはイソロイシ
ン、Ｈはヒスチジン、Ｔはトレオニン、Ｋはリシンとす
る）の配列のポリペプチドからなるポリペプチドヘリッ
クスをペプチド合成装置で合成した。そしてゲル濾過ク
ロマトグラフィで精製後、その 0.1g のポリペプチドヘ
リックスをアセトニトリル／水＝50／50の混合溶液 100
mlに溶解した。

【０１１９】次に、配列番号１０に示す、ＶＤＬＥＩＬ
ＥＴＥＩＥＬＥＬＬＮＬＤＶＤ（Ｖはバリン、Ｌはロイ
シン、Ｄはアスパラギン酸、Ｅはグルタミン酸、Ｉはイ
ソロイシン、Ｔはトレオニン、Ｎはアスパラギンとす
る）の配列のポリペプチドからなるポリペプチドヘリッ
クスをペプチド合成装置で合成した。そしてゲル濾過ク
ロマトグラフィで精製後、その 0.1g のポリペプチドヘ
リックスを水 100mlに溶解した。

【０１２０】上記の両方の溶解液を混合した後、エバポ
レータで徐々に溶媒を蒸発させ、次いで真空乾燥して凝
集体を得た。この凝集物は、両性ポリペプチドヘリック
スバンドルを中間構造単位とし、これらが静電親和力で
凝集した結晶構造を持つポリペプチド材料であると考え
られる。

【０１２１】〔等量の酸性ポリペプチドヘリックスバン
ドルと塩基性ポリペプチドヘリックスバンドルからなる
ポリペプチド材料の製造例５〕次のようにして、等量の
酸性ポリペプチドヘリックスバンドルと塩基性ポリペプ
チドヘリックスバンドルからなるポリペプチド材料を製
造した。

【０１２２】まず、配列番号９に示す、ＬＱＶＲＩＬＨ
ＬＨＴＲＬＫＬＬＫＬＫＶＫ（Ｌはロイシン、Ｖはバリ
ン、Ｑはグルタミン、Ｒはアルギニン、Ｉはイソロイシ
ン、Ｈはヒスチジン、Ｔはトレオニン、Ｋはリシンとす
る）の配列のポリペプチドからなるポリペプチドヘリッ
クスをペプチド合成装置で合成した。そしてゲル濾過ク
ロマトグラフィで精製後、その 0.1g のポリペプチドヘ
リックスを水 100mlに溶解して、疎水性相互作用によ
り、塩基性ポリペプチドヘリックスバンドルを製造し
た。

【０１２３】次に、配列番号１０に示す、ＶＤＬＥＩＬ
ＥＴＥＩＥＬＥＬＬＮＬＤＶＤ（Ｖはバリン、Ｌはロイ
シン、Ｄはアスパラギン酸、Ｅはグルタミン酸、Ｉはイ
ソロイシン、Ｔはトレオニン、Ｎはアスパラギンとす
る）の配列のポリペプチドからなるポリペプチドヘリッ
クスをペプチド合成装置で合成した。そしてゲル濾過ク
ロマトグラフィで精製後、その 0.1g のポリペプチドヘ
リックスを水 100mlに溶解して、疎水性相互作用によ
り、酸性ポリペプチドヘリックスバンドルを製造した。

【０１２４】上記の両者のバンドルの溶液を混合し、エ
バポレータで徐々に溶媒を蒸発させ、次いで真空乾燥し
て凝集体を得た。この凝集物は、等量の酸性ポリペプチ
ドヘリックスバンドルと塩基性ポリペプチドヘリックス
バンドルを中間構造単位とし、これらが静電親和力で凝
集した結晶構造を持つポリペプチド材料であると考えら
れる。

【配列表】

配列番号：１ 配列の長さ：５６ 配列の型：アミノ酸 トポロジー：直鎖状 配列の種類：ペプチド 配列の特徴 他の情報：下記の配列中、Dal はＤ−アラニンを、Pal
はＬ−１−ピレニルアラニンを指す。 配列 Dal Pro Gly Glu Leu Leu Glu Pal Glu Ala Glu Leu Glu Leu 1 5 10 Dal Pro Gly Lys Leu Leu Lys Pal Lys Ala Lys Leu Lys Leu 15 20 25 Dal Pro Gly Glu Leu Leu Glu Pal Glu Ala Glu Leu Glu Leu 30 35 40 Dal Pro Gly Lys Leu Leu Lys Pal Lys Ala Lys Leu Lys Leu 45 50 55 配列番号：２ 配列の長さ：５６ 配列の型：アミノ酸 トポロジー：直鎖状 配列の種類：ペプチド 配列の特徴 他の情報：下記の配列中、Dal はＤ−アラニンを、Pal
はＬ−１−ピレニルアラニンを指す。 配列 Dal Pro Gly Glu Leu Leu Glu Pal Glu Ala Glu Leu Glu Leu 1 5 10 Dal Pro Gly Lys Leu Leu Lys Pal Lys Ala Lys Leu Lys Leu 15 20 25 Dal Pro Gly Lys Leu Leu Lys Pal Lys Ala Lys Leu Lys Leu 30 35 40 Dal Pro Gly Glu Leu Leu Glu Pal Glu Ala Glu Leu Glu Leu 45 50 55 配列番号：３ 配列の長さ：７０ 配列の型：核酸 鎖の数：一本鎖 トポロジー：直鎖状 配列の種類：他の核酸 合成ＤＮＡ 配列 AATTCGTAAC TACAGCTGGA ATTGTTAGAG TTAGAACTGG AGTTGGAGTT AGAACTGTTG 60 GAGCTACAGG 70 配列番号：４ 配列の長さ：７０ 配列の型：核酸 鎖の数：一本鎖 トポロジー：直鎖状 配列の種類：他の核酸 合成ＤＮＡ 配列 GATCCCTGTA GCTCCAACAG TTCTAACTCC AACTCCAGTT CTAACTCTAA CAATTCCAGC 60 TGTAGTTACG 70 配列番号：５ 配列の長さ：７０ 配列の型：核酸 鎖の数：二本鎖 トポロジー：直鎖状 配列の種類：他の核酸 合成ＤＮＡ 配列の特徴 他の情報：SfcIサイトが塩基番号１２の Aと塩基番号１
３の Cとの間、及び塩基番号６６の Aと塩基番号６７の
Cとの間にある。 配列 AATTCGTAA CTA CAG CTG GAA TTG TTA GAG TTA GAA CTG GAG TTG GAG TTA 51 Leu Gln Leu Glu Leu Leu Glu Leu Glu Leu Glu Leu Glu Leu 1 5 10 GAA CTG TTG GAG CTA CAGG 70 Glu Leu Leu Glu Leu Gln 15 20 配列番号：６ 配列の長さ：７２ 配列の型：核酸 鎖の数：二本鎖 トポロジー：直鎖状 配列の種類：他の核酸 合成ＤＮＡ 配列の特徴 他の情報：SfcIサイトが塩基番号３６の Aと塩基番号３
７の Cの間にある。 配列 GATCCTATGT TTAAATATTC TCGCGATCCG ATGCTACAGC GCATGCACAT CCGCCCGGGT 60 CGATATCAGC TG 72 配列番号：７ 配列の長さ：７０ 配列の型：核酸 鎖の数：一本鎖 トポロジー：直鎖状 配列の種類：他の核酸 合成ＤＮＡ 配列 AATTCGTAAC TACAGCTGAA ATTGTTAAAG TTAAAACTGA AGTTGAAGTT AAAACTGTTG 60 AAGCTACAGG 70 配列番号：８ 配列の長さ：７０ 配列の型：核酸 鎖の数：一本鎖 トポロジー：直鎖状 配列の種類：他の核酸 合成ＤＮＡ 配列 GATCCCTGTA GCTTCAACAG TTTTAACTTC AACTTCAGTT TTAACTTTAA CAATTTCAGC 60 TGTAGTTACG 70 配列番号：９ 配列の長さ：１９ 配列の型：アミノ酸 鎖の数：一本鎖 トポロジー：直鎖状 配列の種類：ペプチド 配列 Leu Gln Val Arg Ile Leu His Leu His Thr Arg Leu Lys Leu 1 5 10 Leu Lys Leu Lys Val Lys 15 配列番号：１０ 配列の長さ：２０ 配列の型：アミノ酸 鎖の数：一本鎖 トポロジー：直鎖状 配列の種類：ペプチド 配列 Val Asp Leu Glu Ile Leu Glu Thr Glu Ile Glu Leu Glu Leu 1 5 10 Leu Asn Leu Asp Val Asp 15

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はポリペプチドヘリックスの展開状態等
を模式的に示す図である。

【図２】 図２（ａ）及び図２（ｂ）はポリペプチドヘ
リックスを円柱と見立てた場合の斜視図である。

【図３】 連結状態のポリペプチドヘリックスを示す図
である。

【図４】 図４（ａ）及び図４（ｂ）はポリペプチドヘ
リックスを円柱と見立てた場合の平面図である。

【図５】 図５（ａ）〜図５（ｄ）はポリペプチドヘリ
ックスバンドルを示す図である。

【図６】 図６（ａ）〜図６（ｃ）はポリペプチド材料
の結晶構造を示す図である。

【図７】 ポリペプチド材料の結晶構造を示す斜視図で
ある。

【図８】 基材上に形成されたポリペプチド材料を示す
側面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 臼杵 有光 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 西野 憲和 北九州市若松区畠田１丁目６番６号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４本のポリペプチドヘリックスが、これ
   らのポリペプチドヘリックス間に働くファンデルワール
   ス力によって、それぞれのポリペプチドヘリックスにお
   ける下記の疎水性アミノ酸領域周面を内向きに対向させ
   て相互の周面を接触させた状態で、互いに同一の軸方向
   に配向して凝集したポリペプチドヘリックスバンドルで
   あって、 かつ、下記（１）に示す酸性−疎水性ポリペプチドヘリ
   ックスの４本からなる酸性ポリペプチドヘリックスバン
   ドル、下記（２）に示す塩基性−疎水性ポリペプチドヘ
   リックスの４本からなる塩基性ポリペプチドヘリックス
   バンドル、あるいは前記酸性−疎水性ポリペプチドヘリ
   ックスの２本と前記塩基性−疎水性ポリペプチドヘリッ
   クスの２本とからなる両性ポリペプチドヘリックスバン
   ドルのいずれかであることを特徴とするポリペプチドヘ
   リックスバンドル。 （１）複数の酸性アミノ酸と複数の疎水性アミノ酸とが
   所定の順序で配列した一次構造のもとに、ヘリックスの
   二次構造を形成したポリペプチドであって、前記酸性ア
   ミノ酸及び疎水性アミノ酸が、それぞれ周面上の片側に
   位置することにより、前記ヘリックスの周面を、縦方向
   沿いに、酸性アミノ酸領域周面と疎水性アミノ酸領域周
   面とに２分割している酸性−疎水性ポリペプチドヘリッ
   クス。 （２）複数の塩基性アミノ酸と複数の疎水性アミノ酸と
   が所定の順序で配列した一次構造のもとに、ヘリックス
   の二次構造を形成したポリペプチドであって、前記塩基
   性アミノ酸及び疎水性アミノ酸が、それぞれ周面上の片
   側に位置することにより、前記ヘリックスの周面を、縦
   方向沿いに、塩基性アミノ酸領域周面と疎水性アミノ酸
   領域周面とに２分割している塩基性−疎水性ポリペプチ
   ドヘリックス。