2023 Fiscal Year Annual Research Report
Rational design of artificial metalloenzymes using protein metal complexes
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21H01954
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
藤枝 伸宇 大阪公立大学, 大学院農学研究科, 教授 (00452318)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 人工金属酵素 / タンパク質配位子 / 立体分岐型合成 / 不斉反応 / 生体触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、活性中心が柔軟に変化する人為非ヘム金属酵素の創製を目指し、第一配位圏や第二配位圏を多様化したタンパク質金属錯体を作製した。タンパク質金属錯体のマイケル付加反応などへの活性と金属中心柔軟性の相関関係を評価するため、構造解析や種々分光法で観測した。特に、天然非ヘム鉄酵素の反応中心によく見られる2-His-1-carboxylateモチーフ、2つのヒスチジンとカルボン酸のアミノ酸からなる金属結合部位を形成させ、その活性を評価した。第1,2段階のライブラリーに続いて配位性アミノ酸残基(グルタミン酸、アスパラギン酸)導入による多様化を行いこれを達成した。結果、H58E変異が最も良い立体選択性を誘導することがわかった。そこでさらに変異導入したものの内、F104W変異を導入した変異体でさらなる立体選択性を示すことがわかった。これらの変異体をJeffamineを沈殿剤としてハンギングドロップ法にて結晶化をい、得られた結晶をX線結晶構造解析した。導入したトリプトファンとグルタミン酸の間に新たな水素結合ネットワークの形成が確認された。結合した銅の電子密度は明らかに異方性がみられ、銅中心が1オングストローム前後の位置遷移を起こしている可能性が明らかとなった。また、蛍光スペクトルやESRスペクトルによって動の結合状態を特性評価し、異方性と結合定数の相関も明らかとなった。このように、新規に作製した人為金属酵素は結合した銅の僅かな遷移によって、基質の結合方向を制御しているとともに、水素結合ネットワークによって銅の動きに摂動を与えていることが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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