2018 Fiscal Year Annual Research Report
Material Transformation Using Biocatalysts Assisted by External Additives
| Project Area | Precise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions |
|---|
| Project/Area Number |
15H05806
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
荘司 長三 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (90379587)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
|
| Keywords | シトクロムP450 / 酸化反応 / 擬似基質 / ポルフィリン / ヘム獲得蛋白質 / 金属錯体 / 結晶構造解析 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
酵素に擬似基質（デコイ分子）を取り込ませることで酵素の誤作動状態を意図的に創り出すと，本来の対象基質ではない基質を水酸化可能となる新規手法を開発し，カルボン酸のカルボキシル基をアミノ酸で修飾した修飾カルボン酸をデコイ分子として取り込ませることにより，ガス状アルカンやベンゼンの選択的水酸化などの高難度酸化反応に成功し、結晶構造解析により、デコイ分子が取り込まれたシトクロムP450BM3の活性部位の構造を明らかにした。本新学術領域研究の計画班と公募班の先生方から非天然アミノ酸やカルボン酸、並びにデコイ分子として機能する可能性のある分子を提供いただき、新規のデコイ分子の開発を進め、尿素骨格を有するカルボン酸がアミノ酸修飾をしなくとも、ガス状アルカンの水酸化において高い活性を示すことを明らかにしている。また、シトクロムP450BM3変異体とデコイ分子を利用する手法を組み合わせることで、大幅に酸化活性が向上することなども報告した。鉄制限状態で緑膿菌が鉄分を獲得するために分泌するヘム獲得蛋白質のHasAと合成金属錯体の複合化に関しては、鉄ジアザポルフィリンが安定に取り込まれることを明らかにするとともに、九州大学の久枝教授より提供していただいたポルフィリン類縁体であるポルフィセンも安定に取り込まれることなどを明らかにした。HasAと合成金属錯体の複合体については、結晶構造解析により、金属錯体がどのように蛋白質に取り込まれているのかを明らかにしている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新学術領域研究の計画班および公募班研究者との共同研究でいくつかの成果が得られ、ヘム獲得蛋白質に関する研究は、論文としてまとめ発表した。また、金属ポポルフィセンを捕捉したヘム獲得蛋白質についても結晶構造解析に成功するなど、ヘムとは構造が異なる金属錯体とHasAの複合化についての共同研究が大きく進展している。P450BM3の擬似基質として機能すると考えられる分子として提供を受けたいくつかのカルボン酸がP450BM3による非天然基質の水酸化を加速するなどの結果も得られており、金属酵素による酸化反応についても共同研究が順調に進んでおり、本申請課題は順調に進展している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
P450BM3にデコイ分子を作用させる反応系に関して、新規のデコイ分子開発と並行して、ランダム変異導入による変異体作成とデコイ分子のスクリーニングを行う。これまでは、野生型のP450BM3に対して有効なデコイ分子の開発を行ってきたが、変異体であっても活性を大幅に改善できることを見い出しており、膨大な数の変異体から、デコイ分子との適切な組み合わせにより、ベンゼンやプロパンなどの酸化に対して高い活性を示す組み合わせを探しだす。また、これまでデコイ分子として機能しなかった分子、たとえば、共同研究者より頂いた分子などが、変異体では有効に機能する可能性について検討する。ヘム獲得蛋白質と合成金属錯体の複合化については、ヘムとより構造の異なる金属錯体を中心に複合化を検討し、複合体のハイブリッド触媒としての利用可能性を模索する。
|
-
-
-
-
-
[Journal Article] Metabolic enhancement of 2,3´,4,4´,5-pentachlorobiphenyl (CB118) using cytochrome P450 monooxygenase isolated from soil bacterium under the presence of perfluorocarboxylic acids (PFCAs) and the structural basis of its metabolism2018
Author(s)
E. Goto, Y. Haga, M. Kubo, T. Itoh, C. Kasai, O. Shoji, K. Yamamoto, C. Matsumura, T. Nakano, H. Inui
-
Journal Title
Chemosphere
Volume: 210
Pages: 376-383
DOI
Peer Reviewed
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Enzymatic Oxidation of Methane by Cytochrome P450BM3 Variants with Decoy Molecules under High Pressure Condition2018
Author(s)
S. Ariyasu, Z. Cong, O. Shoji, Y. Aiba, C. Kasai, H. Onoda, K. Suzuki, H. Sugimoto, Y. Shiro, T. Kamachi, K. Yoshizawa, Y. Watanabe
Organizer
Cytochrome P450 Biodiversity & Biotechnology 2018
Int'l Joint Research
-
[Presentation] Catalytic Oxidation of Methane by Cytochrome P450BM3 Variants with Decoy Molecules2018
Author(s)
S. Ariyasu, Z. Cong, O. Shoji, Y. Aiba, C. Kasai, H. Onoda, K. Suzuki, H. Sugimoto, Y. Shiro, T. Kamachi, K. Yoshizawa, Y. Watanabe
Organizer
43rd International Conference on Coordination Chemistry (ICCC2018)
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Catalytic Oxidation of Methane by Cytochrome P450BM3 Variants with Decoy Molecules2018
Author(s)
S. Ariyasu, Z. Cong, O. Shoji, Y. Aiba, C. Kasai, H. Onoda, K. Suzuki, H. Sugimoto, Y. Shiro, T. Kamachi, K. Yoshizawa, Y. Watanabe
Organizer
The 68th Conference of Japan Society of Coordination Chemistry
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
