Development of removal method of carbonyl sulfide using an enzyme-encapsulated protein nanocapsule

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K11691
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 64020:Environmental load reduction and remediation-related
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: Ogawa Nobuaki 秋田大学, 名誉教授, 名誉教授 (80169193)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾高 雅文 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (20224248) ; 松村 洋寿 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (60741824)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: タンパク質ナノカプセル / エンカプスリン / フェリチン様プロテイン / 硫化カルボニル加水分解酵素

Outline of Final Research Achievements

Carbonyl sulfide hydrolases (COSase) catalyze the degradation of carbonyl sulfide (COS), a hazardous air pollutant, to hydrogen sulfide (H2S) and CO2. The catalytic efficiency of enzymes toward gaseous substrates such as COSase is usually considered to be significantly low. In this study, to develop the catalytic efficiency of COSase, we employed encapsulin, a protein cage nanoparticle isolated from thermophile Thermotoga maritima. We showed encapsulation of heterogeneous guest proteins into the encapsulin nanoparticle by fusing the C-terminal signal peptide sequence and the encapsulated guest proteins maintained their catalytic activities. Encapsulin has the potential to encapsulate COSase in its internal cavity, making it a feasible microreactor for biodegradation of COS.

Free Research Field

分析化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

エンカプスリンは内包したタンパク質をプロテアーゼ等の分解酵素から保護できることから、マイクロリアクターの反応場として応用が期待されている。本研究により、外来タンパク質のTmエンカプスリンへの内包が可能であることが示唆された。また、Tmエンカプスリンのナノカプセル状構造体内において、外来タンパク質の活性は維持されることが明らかになった。本成果は、COSaseによる効率的なCOS分解反応を可能とするために、反応場としてTmエンカプスリンのナノカプセル状構造体を利用する手法の開発につながることが期待できる。