高活性・高基質特異性を発現する両親媒性プラスチック酵素創製への物理化学的研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450317
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 大久保 捷敏 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (00040402)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小瀧 努 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教授 (70170264)
• Keywords: プラスチック酵素 / 遷移状態類似体 / アミノ酸アステル / 両親媒性人工酵素 / エステラーゼ活性 / 鋳型 / 加水分解 / 立体選択

Research Abstract

高活性・高基質立体選択性機能を発現する両親媒性プラスチック酵素の創製・利用例として、特定のL-アミノ酸エステル基質に対する高エステラーゼ活性・高基質立体選択性機能を具備させた両親媒性プラスチック酵素の設計と上記酵素機能の発現を具体化した。すなわち、Z-L-アミノ酸エステルをターゲット基質の1例とし、その加水分解反応の遷移状態類似体である1-(ベンジルオキシカルボニルアミノ)イソブチルホスホン酸モノフェニルエステルとプラスチック酵素の活性部位N-アクロイル-L-ヒスチジンとを予めDMSO中で水素結合等の多点総合作用をさせておき、プラスチック酵素骨格形成を、アクリルアミド、疎水性スチレン、ビスアクリルアミド系架橋剤及び末端に両親媒性アンモニウム基を持つアクリルアミド系モノマー等を用いた重合を各種架橋率下で行い、反応キャビテイーに活性部位が1つ存在する状態とした(遷移状態類似体鋳型は酢酸エチル等で洗浄除去)。最適プラスチック酵素骨格は、架橋剤ブチレンビスアクリルアミド、架橋率25%、スチレン/活性部位比率=2及びアクリルアミド/両親媒アンモニウム=2の条件下(鋳型化率96%及び鋳型除去率70%)で得られ、加水分解速度は活性部位のみに比して2倍、エナンチオマー速度比L/D=8.4(89%e.E.相当)をもたらした。また、創製プラスチック酵素に対する遷移状態類似体の阻害効果は、添加濃度2倍以下で活性を消失させる極めて高いものであった。

Research Products

• [Publications] Takashi Sagawa,Hirotaka Ihara,and Katsutoshi Ohkubo: "Catalytic and stereoselective activties of cross-liked polymers imprinted with reaction intermediate for enzyme-like reactions"Recent Research Development Pure & Applied Chemistry. 3巻. 57-71 (1999)
• [Publications] Katsutoshi Ohkubo,Kohei Sawakuma,Tutomu Kodaki and Takashi Sagawa: "Influence of cross-linking monomer and hydrophobic styrene comonomer on stereoselective esterase activities of polymer catalyst imprinted with a transition-state analogue for hydrolysis of amino acid esters"Polymer communications. (発表予定).
• [Publications] Katsutoshi Ohkubo,Kohei Sawakuma,and Takashi Sagawa: "Shape-and stereo-selective esterase activities of cross-linked polymers imprinted with a transition-state analogue for the hydrolysis of amino acid esters"Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. (発表予定).