ヘモグロビンとPEGが結合した巨大な環状モノマーの開環重合
Ring-opening Polymerization of Huge Cyclic Monomers of PEGylated Hemoglobin
赤血球に含まれるヘモグロビン（Hb）は酸素を可逆的に結合する分子量6.5万のヘムタンパク質であり，サブユニット間に働く非共有結合性の相互作用により安定なα2β2四量体構造を形成している。Hbは水溶液中でα2β2⇌2αβのように結合と解離の平衡状態にあり，生理的条件下においてαβサブユニットの交換反応が進行する1）。
筆者らはCys-93（β）の側鎖SH基を，両端にマレイミド基を持つ分子量0.2～2万のポリエチレングリコール（PEG）とそれぞれ結合させ，分子量が6.7～8.5万，分子の直径が約10～12 nmの巨大な環状モノマーを合成した2, 3）。環状モノマーはα2β2構造の解離に伴い開環し，続いてモノマー同士がαβサブユニット間の相互作用により会合することで，HbとPEGが一次元方向に配列した超分子ポリマーが構築された2, 3）。
この開環重合の熱力学的解析を行ったところ，重合反応はエントロピー駆動型のメカニズムで進行しており，モノマーの環サイズが大きいほど重合しやすくなることが明らかになった3）。また，超分子ポリマーを化学架橋により固定すると，平均分子量が約100万のHb-PEG交互共重合体が得られた2）。
さらに最近，本手法を発展させてHbとPEGを三次元に規則正しく配列することにも成功しており，これら一連のHbポリマーは人工酸素運搬体など，新しい材料としての利用が期待される。
1） T. Matsuhira et al., Biomacromolecules 2018, 19, 3142.
2） T. Matsuhira et al., Biomacromolecules 2019, 20, 1592.
3） T. Matsuhira, H. Sakai, Biomacromolecules 2021, 22, 1944.
松平 崇・酒井宏水 奈良県立医科大学医学部化学教室