Rational design of artificial metalloenzymes using protein metal complexes
| Project/Area Number |
21H01954
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022-2023)
Osaka Prefecture University (2021) |
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Principal Investigator |
藤枝 伸宇 大阪公立大学, 大学院農学研究科, 教授 (00452318)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
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| Keywords | 人工金属酵素 / タンパク質配位子 / 立体分岐型合成 / 不斉反応 / 生体触媒 |
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| Outline of Research at the Start |
化石資源の枯渇や環境汚染抑制の要請から、迅速かつ効率的な物質変換方法が求められている。そのため、無機、有機、超分子など幅広い分野の研究者がそれぞれの分子をもとに種々の触媒を構築し、種々反応の効率を向上させてきた。特に生体分子では温和な条件下で優れた反応性を発揮するものの、その制御が困難である。そこで、本研究では、小さなタンパク質を配位子としてタンパク質金属錯体を合成し、人為酵素としての機能向上を試行しながら、特異な反応場のエッセンスを抽出することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、活性中心が柔軟に変化する人為非ヘム金属酵素の創製を目指し、第一配位圏や第二配位圏を多様化したタンパク質金属錯体を作製した。タンパク質金属錯体のマイケル付加反応などへの活性と金属中心柔軟性の相関関係を評価するため、構造解析や種々分光法で観測した。特に、天然非ヘム鉄酵素の反応中心によく見られる2-His-1-carboxylateモチーフ、2つのヒスチジンとカルボン酸のアミノ酸からなる金属結合部位を形成させ、その活性を評価した。第1,2段階のライブラリーに続いて配位性アミノ酸残基(グルタミン酸、アスパラギン酸)導入による多様化を行いこれを達成した。結果、H58E変異が最も良い立体選択性を誘導することがわかった。そこでさらに変異導入したものの内、F104W変異を導入した変異体でさらなる立体選択性を示すことがわかった。これらの変異体をJeffamineを沈殿剤としてハンギングドロップ法にて結晶化をい、得られた結晶をX線結晶構造解析した。導入したトリプトファンとグルタミン酸の間に新たな水素結合ネットワークの形成が確認された。結合した銅の電子密度は明らかに異方性がみられ、銅中心が1オングストローム前後の位置遷移を起こしている可能性が明らかとなった。また、蛍光スペクトルやESRスペクトルによって動の結合状態を特性評価し、異方性と結合定数の相関も明らかとなった。このように、新規に作製した人為金属酵素は結合した銅の僅かな遷移によって、基質の結合方向を制御しているとともに、水素結合ネットワークによって銅の動きに摂動を与えていることが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(49 results)
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[Book] 触媒総合事典2023
Author(s)
触媒学会
Total Pages
544
Publisher
朝倉書店
ISBN
9784254252743
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