Screening and functional analysis of oxidoreductases for redox-neutral synthetic process

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K07733
• Research Institution: Meisei University
• Principal Investigator: 冨宿 賢一 明星大学, 理工学部, 准教授 (70392090)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 生体触媒 / 微生物変換 / 不斉反応 / ドミノ反応 / アルカロイド / 光学活性物質 / 酸化還元反応

Outline of Annual Research Achievements

基質として4種のアミノアルコールを用い、ドミノ型酸化‐不斉環化を触媒する微生物の探索に取り組んだ。無細胞抽出液での活性測定において酵素活性を検出できなかった微生物についても網羅的に微生物変換を試みた。液体培養後、集菌と洗浄を行い、湿潤生菌体を調製した。これをリン酸緩衝液で懸濁後、基質のアミノアルコールを加え微生物変換を試みた。反応の進行をTLCにより確認し、原料と異なる生成物についてNMRにより構造を確認した。微生物50菌株以上を用いて検討したが、高い立体選択性にて目的の不斉環化を触媒する微生物の発見には至っていない。
基質として3,4-ジメトキシフェネチルアミンから合成される2種のイミニウム塩を用い、イミニウムイオン不斉還元を触媒する微生物の探索に取り組んだ。無細胞抽出液での活性測定において酵素活性を検出できなかった微生物についても網羅的に微生物変換を試みた。液体培養後、集菌と洗浄を行い、湿潤生菌体を調製した。これをリン酸緩衝液で懸濁後、基質のイミニウム塩を加え微生物変換を試みた。反応の進行をTLCにより確認し、原料と異なる生成物についてNMRにより構造を確認した。微生物50菌株以上を用いて検討したが、高い立体選択性にて目的の不斉還元を触媒する微生物の発見には至っていない。
ドミノ型酸化‐不斉環化およびイミニウムイオン不斉還元を触媒する生体触媒を開発し、生物活性アルカロイド類のレドックスニュートラルな合成プロセスへと展開することを目的として研究に取り組んだ。鍵となるドミノ型酸化‐不斉環化やイミニウムイオン不斉還元を触媒する微生物について、高い立体選択性にて目的の物質変換を触媒する微生物の発見には至らなかった。しかし、基質や標品の効率的な合成経路を確立し、湿潤生菌体を用いる微生物変換や無細胞抽出液を用いる酵素活性測定による反応の評価が可能となり、一定の成果を上げることはできた。