キノン型ビルトイン補酵素及び金属イオンを含有するコンポジット触媒の分子設計

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13125204
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 谷澤 克行 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20133134)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 宏 関西学院大学, 理学部, 専任講師 (10252719) ; 岡島 俊英 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10247968) ; 笹井 宏明 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (90205831)
• Keywords: 触媒・化学プロセス / 生物・生体工学 / ナノバイオ / 分子認識 / ビルトイン補酵素 / 複合酵素 / キノン補酵素

Research Abstract

生体内で多彩な化学反応を行っている酵素の多くは、さまざまな金属イオンや有機低分子化合物(補酵素)を含んでいて、それらの存在なしには触媒機能を発揮できない。換言すれば、タンパク質を構成している20種類のアミノ酸残基のみでは触媒できる反応の種類が限られているが、こうした金属イオンや補酵素を結合することで、タンパク質は多様な反応を触媒する能力を獲得する。本研究では、高効率な酸化還元反応の触媒能力を有するキノン型ビルトイン補酵素や金属イオン、さらには有機金属不斉触媒をタンパク質に導入したコンポジット触媒を新たに分子設計することを目的としている。平成13年度は、1.数種のグラム陰性細菌に見いだされた新規なキノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素の共有結合型キノン補酵素の構造を明らかにするため、酵素タンパク質のX線結晶解析を行った。その結果、新規キノン型ビルトイン補酵素、システイン・トリプトフィルキノン(CTQ)を同定することができた。2.機能性抗体の新規なスクリーニングシステムを構築し、抗体提示ファージライブラリーからリン酸基転移反応や特定のアミノ酸配列に特異的なプロテアーゼ反応を触媒する触媒抗体を取得するため、新規なファージディスプレイ法を構築した。次年度以降は、この方法を用いて高活性コンポジット触媒抗体の創製を目指す。3.酵素反応に見られる高選択性を金属-有機コンポジット触媒において再現すべく、反応基質の活性化に協調的に働く金属イオンをルイス酸部位やルイス塩基部位に適切に配置した多機能コンポジット不斉触媒を設計・合成した。

Research Products

• [Publications] S.Iwaki, M.Ogasawara, R.Kurita, O.Niwa, K.Tanizawa, Y.Ohashi, K.Maeyama: "Real-time Monitoring of Histamine Released from Rat Basophilic Leukemia (RBL-2H3) Cells with a Histamine Microsensor Using Recombinant Histamine Oxidase"Anal.Biochem.. (in press). (2002)
• [Publications] R.Kurita, K.Hayashi, T.Horiuchi, O.Niwa, K.Maeyama, K.Tanizawa: "Differential Measurement with a Microfluidic Device for the Highly Selective Continuous Measurement of Histamine Released from Rat Basophilic Leukemia Cells (RBL-2H3)"Lab. on a Chip. (in press). (2002)
• [Publications] A.Satoh, J.K.Kim, I.Miyahara, B.Devreese, I.Vandenberghe, A.Hacisalihoglu, T.Okajima, S.Kuroda, O.Adachi, J.A.Duine, J.Van Beeumen, K.Tanizawa, K.Hirotsu: "Crystal Structure of Quinohemoprotein Amine Dehydrogenase from Pseudomonas putida. Identification of a Novel Quinone Cofactor Encaged by Multiple Thio-Ether Cross-Bridges"J.Biol.Chem.. 277. 2830-2834 (2002)
• [Publications] J.Doss, H.Sasai: "Synthesis and Catalytic Applications of Soluble Polymer Supported BINOL"Tetrahedron : Asymmetry. 12. 2589-2595 (2001)
• [Publications] M.A.Arai, M.Kuraishi, T.Arai, H.Sasai: "A New Asymmetric Wacker-Type Cyclization and Tandem Cyclization Promoted by Pd(II)-Spiro Bis(isoxazoline) Catalyst"J.Am.Chem.Soc.. 123. 2907-2908 (2001)
• [Publications] T.Yamada, H.Iwabuki, T.Kanno, H.Tanaka, T.Kawai, H.Fukuda, A.Kondo, M.Seno, K.Tanizawa, S.Kuroda: "Physicochemical and immunological characterization of hepatitis B virus envelope particles exclusively consisting of the entire L (pre-S1+pre-S2+S) protein"Vaccine. 19. 3154-3163 (2001)
• [Publications] I.Vandenberghe, J.K.Kim, B.Devreese, A.Hacisalihoglu, H.Iwabuki, T.Okajima, S.Kuroda, O.Adachi, J.A.Jongejan, J.A.Duine, K.Tanizawa, J.Van Beeumen: "The Covalent Structure of the Small Subunit from Pseudomonas putida Amine Dehydrogenase Reveals the Presence of Three Novel Types of Internal Cross-Linkages. All Involving Cysteine in a Thio-Ether Bond"J.Biol.Chem.. 276. 42923-42931 (2001)
• [Publications] S.Hirota, T.Iwamoto, S.Kishishita, T.Okajima, O.Yamauchi, K.Tanizawa: "Spectroscopic Observation of Intermediates Formed during the Oxidative Half-Reaction of Copper/Topa Quinone-Containing Phenylethylamine Oxidase"Biochemistry. 40. 15789-15796 (2001)
• [Publications] S.Datta, Y.Mori, K.Takagi, K.Kawaguchi, Z.W.Chen, T.Okajima, S.Kuroda, T.Ikeda, K.Kano, K.Tanizawa, F.S.Mathews: "Structure of a Quinohemoprotein Amine Dehydrogenase with an Uncommon Redox Cofactor and Highly Unusual Crosslinking"Proc.Natl.Acad.Sci. U.S.A.. 98. 14268-14273 (2001)
• [Publications] K.Mlickova, M.Sebela, R.Cibulka, I.Frebort, P.Pec, F.Liska, K.Tanizawa: "Inhibition of Copper Amine Oxidases by Pyridine-Derived Aldoximes and Ketoximes"Biochimie. 83. 995-1002 (2001)
• [Publications] 谷澤克行: "バイオファクター研究のブレークスルー:「PQQ」(3) TPQ, TTQ, LTQ"ビタミン. 75. 367-373 (2001)
• [Publications] 後藤祐児, 谷澤克行(編著): "バイオサイエンスの新世紀3 タンパク質の分子設計"共立出版株式会社. 201 (2001)