タンパク質の二次構造はその生物学的機能と密接に関連しており、ポリマーとタンパク質の相互作用および調節規則の研究は重要である。直鎖状ポリアクリル酸（PAA）はタンパク質表面のアミノ基と結合し、構造変化を誘導できるが、異なるトポロジー構造のPAAがタンパク質の構造および機能に与える影響に関する体系的な研究は不足している。本研究では、「同一トポロジーで分子量を比較し、類似分子量でトポロジーを比較する」戦略を採用し、一連の直鎖型および分子ブラシ型PAAを合成し、円二色性法を用いてポリマー構造がタンパク質の調節に及ぼす規則を検討した。結果は低分子量タンパク質に対して直鎖型PAAがタンパク質のα-ヘリックスからβ-シートへの転移を誘導し、分子量が大きいほど構造平衡までの時間が長くなることを示した。類似分子量の場合、分子ブラシ型PAAはこの構造転移を加速させた。高分子量タンパク質の構造変化はPAA構造との相関が低かった。PAAのトポロジー構造は異なるタンパク質の機能に異なる影響を及ぼし、分子ブラシ型PAAはβ-ガラクトシダーゼ活性を安定化させる一方で、直鎖型PAAは酵素活性を破壊した。マウス免疫実験では、直鎖型PAAが卵白アルブミン(OVA)のアジュバントとして、より高いレベルの特異的IgGおよびインターフェロン-γを誘導することを確認した。メカニズムとして、分子ブラシ型は抗原の激しい構造再構築を引き起こしエピトープを損傷しやすいが、直鎖ポリマーは穏やかな調節により機能的エピトープの保護に有利であった。総じて、ポリマーの分子量とトポロジー構造はタンパク質の構造および機能調節の重要なパラメーターである。

高分子トポロジー；ポリアクリル酸；ポリマーブラシ；タンパク質構造；アジュバント