酵素機能の改変とペプチド合成・および光学分割への応用

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04453093
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 木瀬 秀夫 筑波大学, 物質工学系, 教授 (20013170)
• Keywords: プロテアーゼ / ペプチド合成 / エステル合成 / アミノ酸 / 有機溶媒 / 光学分割 / 蛍光スペクトル

Research Abstract

酵素は少量の水和水の存在により有機溶媒中でもその活性を保持できることが明らかにされてきた。本研究では、水-有機溶媒混合系での酵素の活性と特異性の変化、それに関連した酵素構造の変化の解明及びこれらの反応系の合成化学的応用を目的として研究を行い、次のような成果を得た。
1)プロテアーゼによるエステル合成、エステル交換及びペプチド合成反応における酵素活性に影響を与える因子として、各種のアミド、アミン及び金属イオンの効果を動力学的観点と合成化学的観点から検討した。その結果、これらの添加物は有機溶媒中での酵素活性を顕著に向上させることを見いだした。有機物添加剤の分子構造の効果及び金属イオンの量的な効果を明らかにし、酵素との相互作用の観点から考察した。
2)有機溶媒による酵素構造の変化を、トリプトファン残基の蛍光波長の変化としてとらえ、酵素活性と蛍光波長との間に明瞭な相関関係があることを明らかにした。さらに、蛍光消光の実験から、有機溶媒による酵素構造の変化を消光効率の変化としてとらえ、上述の波長変化と併せて、これらの反応系における酵素構造の変化が蛍光挙動の変化として定量的に評価できることを初めて立証した。
3)ウマ肝臓アルコールデヒドロゲナーゼによるカルボニル化合物の還元反応を、水-有機二相系で行い、酵素の活性及び特異性に与える有機溶媒の効果を明らかにした。また、補酵素再生系とのカップリング、ポリマーゲルへの酵素/補酵素の効率的な固定化法を開発した。

Research Products

• [Publications] Y.Yamamoto,H.Kise: "Concentration- and Structure-Dependent Effects of Amides on Protease Activity in Organic Solvents" Bull.Chem.Soc.Jpn.67. 1367-1370 (1994)
• [Publications] T.Sasaki,H.Kise: "Effects of Calcium Ion on the Catalytic Activity of α-Chymo-trypsin in Organic Solvents" Biosci.Biotechnol.Biochem.58. 1050-1053 (1994)
• [Publications] T.Kijima,S.Yamamoto H.Kise: "Fluorescence Spectroscopic Study of Subtilisins as Relevant to Their Catalytic Activity in Aqueous-Organic Media" Bull.Chem.Soc.Jpn.67. 2819-2824 (1994)
• [Publications] T.Itozawa,H.Kise: "HLADH-Catalyzed Reduction of Cyclohexanone by Alcohols with NADH Regeneration:Effects of Reaction Conditions" Bull.Chem.Soc.Jpn.67. 3304-3308 (1994)