2019 Fiscal Year Annual Research Report
タンパク質キャビティーを反応場として駆使する新触媒の創製
| Project Area | Precise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions |
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| Project/Area Number |
15H05804
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
林 高史 大阪大学, 工学研究科, 教授 (20222226)
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2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 反応場 / 生体分子 / 生体触媒 / ヘム / 補因子 / Rh錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今まで用いてきたタンパク質反応場としてのアポミオグロビンとアポニトロバインディンに焦点をあて、挿入する金属錯体周囲のアミノ酸改変や金属錯体自身の分子設計に注力し、高難度変換反応を支援する新しい生体触媒の開発を実施した。
まずミオグロビンについては、これまでに良き成果が得られたマンガンポルフィセンを補因子に用い、不活性・低活性のアルカン種の水酸化反応のさらなる改善（反応性の向上と立体選択性の向上）をめざした。特にプロパン、エタンの高難度の不活性な炭素-水素結合の活性化を介した水酸化により、プロパノールやエタノールの生成をミオグロビンの反応場とマンガンポルフィセンによって実現した。さらに、低級アルカンの水酸化において、変異体（ヘムポケットに存在するアミノ酸残基の置換）によって、活性が向上することを新たに示し、幾つかの変異体の結晶構造を解析し、活性と構造の相関を議論することが可能となった。
一方、ニトロバインディンについては、これまでに空孔内に挿入した有機金属錯体に加えて、新たにCp*Rh錯体を挿入し、人工金属酵素を作製し、イソキノリン合成を試みた。さらに本反応において、directed evolution(指向性進化法)によるタンパク質の変異導入を試み、非常に高い活性を与えるニトロバインディン反応場を見つけることを達成した。また、細胞表面に人工金属酵素を呈示し、細胞を足場とする触媒反応も実施した。これらの研究は、アーヘン工科大学との国際共同研究であり、国際共著論文として発表した。一方、得られた人工金属酵素の反応場であるニトロバインディン表面に、αヘリックスを形成するペプチドを修飾したキメラを合成し、さらなる活性の構造を見出した。
以上、本研究を通じて、タンパク質を反応場とする様々な人工金属酵素を創製し、その有意性と今後の展望および課題を検証した。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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