1993 Fiscal Year Annual Research Report
生物的未利用資源である有機ケイ素化合物の生体触媒による賦活化
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04805102
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| Research Institution | KYUSHU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
園本 謙二 九州大学, 農学部, 助教授 (10154717)
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| Keywords | 有機ケイ素化合物 / ケイ素置換効果 / 電子的安定化効果 / ケイ素含有アルコール / アルコール脱水素酵素 / リパーゼ / トリメチルシリル基 / エステル化反応 |
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| Research Abstract |
1.好熱性細菌、酵母及び馬肝臓由来のアルコール脱水素酵素(ADH)を用いて暖衝液中で種々のケイ素含有アルコールの脱水素反応を試みたところ、基質特異性が広い馬肝臓ADH(HLADH)のみが活性を示した。系統的な検討を行うために、Trimethylsilyl(TMS)基を持つ(CH_3)_3Si(CH_2)_nOHを基質として選択した。Ethanolに対する相対活性はn=1,2,3でそれぞれ27,212,65%となり、一方、n=1,2の炭素置換体では133,108%であり、ケイ素置換効果が現れた。よってTMS基による電子的安定化効果(ケイ素原子に対してa-炭素の陰電荷及びbeta-炭素の陽電荷の安定化)が生化学反応においても働いていることが推察された。このように、n=2の2-TMS-ethanolはHLADHの極めて良い基質であったが、水系では生成したアルデヒドが速やかに非酵素的にSi-C結合の開裂を受けてTrimethylsilanolとethanalになり、さらにethanalはHLADHによってethanolへ還元された。一方、炭素置換体の3,3-Dimethylbutanolの場合、相当するアルデヒドが経済的に増加し安定であった。n=3の3-TMS-1-propanolではpropanal anionの不安定性から開裂の速度が遅く、そのアルデヒドを検出同定することができた。
2.アルコールとカルボン酸共にケイ素を含有する化合物を用いて、リパーゼ等による有機溶媒中でのエステル化についてケイ素の影響を解析した。種々の酵素を用いて、水飽和シクロヘキサン中で反応を行ったところ、Candida由来のリパーゼやPseudomonas由来のリポプロテインリパーゼが高い活性を示した。中でもTMS基を持つ(CH_3)_3Si(CH_2)_nOHと3-TMS-1-propionic acidとのエステル化反応では、酵母リパーゼの活性は100,64,88%(n=1,2,3)で、n=1,2の炭素置換体とでは40,88%であった。また、アシル供与体として2-TMS-acetic acidを用いた場合、エステル化反応は進行しなかった。
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[Publications] C.-S.Rui: "A flow-injection biosensor system for the amperometric determination of creatinine: simultaneous compensation of endogenous interferents." Anal. Biochem.210. 163-171 (1993)
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[Publications] C.-S.Rui: "Multifunctional flow-injection biosensor for the simultaneous measurement of creatinine, glucose and urea." Biosci. Biotech. Biochem.57. 191-194 (1993)
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[Publications] A.Uejima: "Efficient kinetic resolution of organosilicon compounds by stereoselective esterification with hydrolases in organic solvent." Appl. Microbiol. Biotechnol.38. 482-486 (1993)
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[Publications] K.Sonomoto: "Integrated bioreactor system for biologically active peptides from isolated soybean protein." Ann. N. Y. Acad. Sci.(in press). (1994)
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[Publications] C.-S.Rui: "A multifunctional flow-injection biosensor for the simultaneous determination of ammonia,creatinine and urea." Ann. N. Y. Acad. Sci.(in press). (1994)
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[Publications] T.Yamakido: "Enzymatic hydrolysis of castor oil for valuable fatty acid production.21GC06:Ann. N. Y. Acad. Sci." (in press). (1994)
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[Publications] 園本謙二: "バイオプロセスシステム工学" アイピーシー(印刷中), (1994)
