Development of an innovative halogen-controlled lactone synthase and an organocatalytic hybrid cofactor

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15103
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: Nagahama Institute of Bio-Science and Technology
• Principal Investigator: China Hideyasu 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 助教 (70570282)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 有機溶媒耐性酵素 / ペルヒドロラーゼ / ブロモラクトン化反応 / exo/endo選択性 / ハロゲンイオン結合部位 / 塩基性オリゴペプチド / メチオニン選択的修飾法 / 超原子価ヨウ素化合物

Outline of Final Research Achievements

A method for selective synthesis of trivalent cyclic hypervalent iodine compounds (iodosobenzoic acids) using oxone for 2-iodobenzoic acids, which can be cofactors of carboxylic acids of perhydrolase, in the presence of water at room temperature was constructed. BPO-A1, a perhydrolase, was found to function as a carboxylic acid-dependent bromoperoxidase by detecting highly selective bromolactonization activity of unsaturated carboxylic acids. In addition, organic solvent stability was evaluated for BPO-A1 mutants with various hydrophilic oligopeptides introduced at the C-terminus by genetic methods. As a result, the basic oligopeptide showed a significantly high effect. Furthermore, a method for selectively chemically modifying hydrophilic oligopeptides using bioorthogonal reactions was constructed.

Free Research Field

酵素化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

5価の超原子価ヨウ素化合物は爆発性を有することから、超原子価ヨウ素化合物の工業的利用は避けられる傾向にあるが、3価体のみを選択的に合成できたことは工業的な観点で意義がある。また、ペルヒドロラーゼは非酵素学的過程を含む非金属型ハロペルオキシダーゼとして知られていたが、本研究により非酵素学的過程を含まないブロモラクトン化の機能が見つかったことから、合成用酵素としてペルヒドロラーゼの価値を高めたことは学術的に意義がある。更に、親水性オリゴペプチドを酵素表面上の疎水性コア近辺に付与することで有機溶媒安定性を高めたこと、および任意の位置にそれを化学修飾する技術の構築は学術的な発展性において価値がある。