2019 Fiscal Year Annual Research Report
金属錯体を微生物の細胞表面に固定化した高選択的バイオハイブリッド触媒系の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand |
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| Project/Area Number |
18H04651
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小野田 晃 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (60366424)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | バイオハイブリッド触媒 / 人工金属酵素 / ホールセル触媒 / ロジウム錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、多彩な反応性をもつ金属錯体触媒と、精緻かつ多様な反応場を提供するバレル型タンパク質を融合したバイオハイブリッド触媒を構築し、従来にはない位置選択性・官能基選択性・基質選択性を付与した触媒系を開拓することが目的である。さらに、バイオハイブリッド触媒部位を細胞表面提示した人工微生物触媒を作製し、金属錯体の反応場と網羅的かつ高速に探索可能な実験室進化の手法と組み合わせ、タンパク質反応場を最適化し、困難な反応選択性を示す触媒を開拓に取り組んだ。反応性の高いシクロペンタジエニルロジウム錯体を固定化したバイオハイブリッド触媒を活用し、非対称内部アルキンを基質とする位置選択的なイソキノリン合成を実施した。また、ロジウム近傍にカルボキシル基を変異導入により配置することによって、触媒活性が向上することも見出しており、タンパク質反応場のチューニングの有効性も実証した。このような探索を迅速化するために、バイオハイブリッド部分を表面提示したホールセル触媒系の構築に取り組んだ。細胞表面との連結を円滑にするために、ロジウム錯体の配位子の最適化を検討して、種々のチオール系配位子を試した結果、ジチオリン酸配位子で空配位座を保護したロジウム錯体では、タンパク質ホストと連結後に金属塩添加により脱保護を伴い、ロジウム錯体を再活性化可能であることを見出した。このバイオハイブリッド触媒は、硝酸銀存在下においてオキシム及びアルキンの付加環化反応において触媒活性を示すことも明らかにした。また、指向進化工学を効率的に行うために、Cp*Rh錯体を連結したバイオハイブリッド触媒を迅速に精製する手法も確立した。変異導入、Rh錯体の連結、イソキノリン合成の蛍光スクリーニング評価を網羅的に実施して、高活性な触媒の探索を可能にした。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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