分子の形から生命の起源を探る
石塚忠男教授 （創薬基盤分子設計学分野）
右手型？左手型？
ヒトの体を作っている成分の中で大切なものに、タンパク質の原料であるアミノ酸があります。アミノ酸分子は、含有元素の種類・個数が同じでも、構造を三次元的に見ると、重ね合わせることの出来ない2種類の構造が可能であり、お互いを鏡で映した形をしていることから鏡像体と呼ばれています。
アミノ酸の場合、D体、L体と呼ばれるこの鏡像体は、実は地球上の生物の体の中ではL体しか使われておりません。普通に化学的に合成すると、D体とL体は等量の混合物になるので、何故L体のみが使われているかは、どのように地球上に生命が誕生したか？ と同様に謎です。
本分野では、有機合成の研究をしています。有機合成では、形を設計して分子を作ることができます。アミノ酸だけでなく、さまざまな分子の鏡像体を作り分けるための、不斉合成、が研究のメインテーマです。医薬品分子では、鏡像体の一方が副作用を強く持つ場合もあり、不斉合成研究は薬学研究においては極めて重要なものです。
鏡像体を区別するためには、上下左右の区別が必要です。アミノ酸のD体L体を示すのに、右手・左手がよく使われます。手のひらは、左右で形は同じですが、互いに鏡像で重ね合わせることが出来ません。私達は、化合物を合成するときの反応を、この右手・左手のように上下左右の区別された分子を利用して行うことにより、鏡像体の片方だけを合成すること（不斉合成）を試みており、いくつかの成功例を報告しております。
不斉合成反応例
この例では、アルデヒドのエチル化反応というものを利用して鏡像体を作り分けていますが、触媒として用いている分子は窒素（N）に付いているものが異なるだけです。たったこれだけの違いで、右手型と左手型の分子の作り分けが可能となります。地球上で生命が誕生する前に、このような"ちょっとした違い"が起きた可能性はあるわけで、それを試験管内で再現したような研究であると言えます。 分子の形を記憶する高分子 ただし、そのような現象は右手型分子にも左手型分子にも等しい確率で起きるので、アミノ酸が現在L型しかないことは説明出来ません。本分野では、偶然起きた現象が何らかの形で保存されて、それをもとに繰り返し同じ反応が起こったのではないかと考えています。
分子の形を記憶する高分子
ただし、そのような現象は右手型分子にも左手型分子にも等しい確率で起きるので、アミノ酸が現在L型しかないことは説明出来ません。本分野では、偶然起きた現象が何らかの形で保存されて、それをもとに繰り返し同じ反応が起こったのではないかと考えています。
モレキュラーインプリンティングという手法を使い、上下左右の区別を高分子中に記憶させることにより同じ立体構造を持った分子を繰り返し合成することが出来る反応系を実現するための研究も行っています。
分子の形による上下左右の区別とその情報を形として記憶する高分子の合成と利用、モデル反応ではありますが、このような視点から化学的に生命の起源を探る研究を日々行っております。
（創薬基盤分子設計学分野）
