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

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K07733
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Meisei University
• Principal Investigator: Fuhshuku Ken-ichi 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 Final Research Achievements

Biocatalysts catalyzing domino-type oxidation-asymmetric cyclization or iminium ion asymmetric reduction were developed and were studied for redox-neutral synthetic process of bioactive alkaloids. We have screened for microorganisms that catalyze domino-type oxidation-asymmetric cyclization or iminium ion asymmetric reduction, which are the key processes in this study, using stock cultures and soil microorganisms. Although the desired biotransformations were not achieved with high stereoselectivity, efficient pathways for the synthesis of substrates and standard products starting from commercially available tryptamine or 3,4-dimethoxyphenethylamine were established, and allowed for biotransformations using wet cells and enzyme activity measurements using cell-free extracts.

Free Research Field

応用微生物学、酵素化学、有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

レドックスニュートラルな生体触媒反応系の合理的なデザインにより、生成物の他は触媒量の酵素と補酵素を反応系内に含むだけの、クリーンかつアトムエコノミーに優れた合成プロセスへとつながる。このような合成プロセスは、資源が枯渇しつつある現代においてますます重要になるものである。
既存のゲノムやタンパク質のデータベースに捉われることなく、従来報告のない新しい酵素活性を自然界から探索することにより、性質や機能、構造に基づく新しい酵素の体系化につながる。これにより、生体触媒を利用する新しい化学合成プロセスの開発だけでなく、生合成系の人為的な再構築による、天然物を凌ぐ生物活性を示す有用物質の供給につながる。