2020 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of solid catalyst for cascade reaction by immobilization of metal complexes in the protein crystals
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18K05140
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
安部 聡 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (40508595)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 多角体 / タンパク質結晶 / カスケード反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、細胞内で形成されるタンパク質結晶を用い、その内部空間に複数の金属錯体を固定化することにより、カスケード反応を触媒する人工金属酵素の創製を目指している。多角体結晶へPd錯体とIr錯体の固定化を試みた。固定化方法として、Ir錯体を集積したあとにPd錯体の集積を行う方法とPd錯体を集積したあとにIr錯体を固定化した方法、同時に集積した方法を試みた。その結果、Ir錯体、Pd錯体の順に反応させた複合体で、結晶の色の変化が観察され、ICPMSからPd、Irの結晶内の存在を確認した。しかしながらPd錯体の反応時にIr錯体の固定化量が減少してしまった。また、複合体の結晶構造解析を行なったところ、Ir錯体に由来する電子密度は観測されなかった。L4ループの3残基を欠損した変異体を用いたときのみ、Pdの結合サイトが観察された。したがって、今後、2種類の金属錯体を固定化させる、反応条件の検討が必要不可欠である。
また、多角体結晶に2種類の酵素を固定化した固体触媒の構築を行なった。加水分解酵素であるリパーゼとアルコールの酸化を触媒するアルコールデヒドロゲナーゼを用いて、それぞれのN末端に結晶への内包を促進させるH1ヘリックスを融合した酵素を昆虫細胞内で多角体タンパク質と共発現することにより、2種類の酵素を内包した結晶を合成した。多角体タンパク質の38残基を欠損した変異体を用いることにより、酵素の固定化量やカスケード反応活性が高いことがわかった。さらに、反応後、結晶を洗浄したのちに繰り返し利用可能なこともわかり、固体触媒として高い可能性を持つことが示された。これらの結果は、論文誌ACS Appl. Nano. Mater.に掲載された。
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