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タンパク質内部空間への金属錯体の導入による新規触媒反応の開発

Research Project

Project/Area Number 12J00928
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Inorganic chemistry
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

福本 和貴  大阪大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2012 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords人工生体触媒 / タンパク質 / ロジウム錯体 / 立体選択性 / 重合反応 / 結晶構造 / タンパク質反応場 / ニトロバインディン / フェニルアセチレン
Research Abstract

近年、合成金属触媒をタンパク質内部空間に導入した人工生体触媒が注目されている。この人工生体触媒では、タンパク質を3次元の優れた化学反応場として扱うことで、反応の立体選択性を実現することが可能となる。しかし、立体選択的な炭素―水素結合の活性化や炭素―炭素結合形成等、より魅力的で困難な触媒反応を実現した人工生体触媒は殆ど無い。そこで本研究者は、前年度までにユニークなタンパク質空孔を有するニトロバインディンを用いて、約65%のトランス体ポリフェニルアセチレンを得ることを見出し、タンパク質が反応の立体選択性に影響を及ぼすことを示した。
本年度は、より高い立体選択性を実現するために、活性中心近傍のタンパク質内部空間に対して、詳細に再設計した10種類の異なる人工生体触媒を調製した。特に得られた人工生体触媒のうちのひとつに関しては、結晶構造解析にも成功し、ロジウム錯体がタンパク質内部空間に堅牢に収まっていることが確認された。さらに、それぞれ10種類の人工生体触媒を用いて、反応条件も最適化したうえで重合反応を実施し、得られたポリマーの立体選択性について評価したところ、トランス選択性を約80%に高めることを達成した。次に、MD計算を用いてタンパク質内部空間における金属錯体の挙動を解析し、人工生体触媒が調製したポリマーの立体選択性と比較検討したところ、ポリマーのトランス選択性の向上には、"ロジウム錯体が安定に位置することが可能で"かつ"モノマーの活性中心へのアプローチをコントロールできる"適切なタンパク質内部空間をもつ人工生体触媒が必要であることが明らかとなった。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] A Rhodium Complex-linked Hybrid Biocatalyst : Stereo-controlled Phenylacetylene Polymerization within an Engineered Protein Cavity2014

    • Author(s)
      Kazuki Fukumoto, Akira Onoda, Eiichi Mizohata, Marco Bocola, Tsuyoshi Inoue, Ulrich Schwaneberg and Takashi Hayashi
    • Journal Title

      ChemCatChem

      Volume: (印刷中) Issue: 5 Pages: 1229-1235

    • DOI

      10.1002/cctc.201301055

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A rhodium complex-linked β-barrel protein as a hybrid biocatalyst for phenylacetylene polymerization2012

    • Author(s)
      小野田晃、福本和貴、Marco Bocola、Marcus Arlt、Ulrich Schwaneberg、林高史
    • Journal Title

      Chemical communication

      Volume: 48 Issue: 78 Pages: 9756-9758

    • DOI

      10.1039/c2cc35165j

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Polymerization of phenylacetylene catalyzed by nitrobindin mutants embedding a rhodium complex2013

    • Author(s)
      福本 和貴
    • Organizer
      The Sixteenth International Symposium on Relations between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis (ISHHC-16)
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌)
    • Year and Date
      2013-08-05
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] An artificial metalloenzyme covalently embedding a rhodium complex in the cavity of nitro bindin mutants towards stereoselective polymerization2013

    • Author(s)
      福本 和貴
    • Organizer
      ノーベル化学賞受賞科学者を交えた研究交流会
    • Place of Presentation
      ノーベル化学賞受賞科学者を交えた研究交流会 大阪大学(吹田キャンパス)
    • Year and Date
      2013-07-19
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ニトロバインディン変異体にロジウム錯体を内包した人工金属酵素が支援する重合反応:ロジウム錯体近傍のアミノ酸置換による立体選択性への効果2013

    • Author(s)
      福本和貴、小野田晃、林高史
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学(滋賀県)
    • Year and Date
      2013-03-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Preparation of rhodium complex-linked nitrobi=din mutants as a catalyst toward trans-rich phenylacetylene polymerization2013

    • Author(s)
      福本和貴、小野田晃、林高史
    • Organizer
      Biotechnology and chemistry for green growth
    • Place of Presentation
      千里ライフサイエンスセンター(大阪府)
    • Year and Date
      2013-03-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Phenylacetylene Polymerization Catalyzed by Rh Complex-Linked Nitrobindin Mutants2012

    • Author(s)
      福本和貴、小野田晃、林高史
    • Organizer
      新学術領域研究「分子活性化」第2回国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      東大寺総合文化センター(奈良県)
    • Year and Date
      2012-11-11
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ロジウム錯体含有タンパク質触媒による重合反応2012

    • Author(s)
      福本和貴、小野田晃、林高史
    • Organizer
      第2回CSJ化学フェスタ2012
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都)
    • Year and Date
      2012-10-16
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] βバレルタンパク質内孔にロジウム錯体を導入した人工生体触媒による重合反応2012

    • Author(s)
      福本和貴、小野田晃、林高史
    • Organizer
      錯体化学会第62回討論会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山県)
    • Year and Date
      2012-09-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~hayashiken/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~hayashiken/

    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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