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タンパク質内部空間への金属錯体の導入による新規触媒反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 12J00928
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 無機化学
研究機関大阪大学

研究代表者

福本 和貴  大阪大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2012 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード人工生体触媒 / タンパク質 / ロジウム錯体 / 立体選択性 / 重合反応 / 結晶構造 / タンパク質反応場 / ニトロバインディン / フェニルアセチレン
研究概要

近年、合成金属触媒をタンパク質内部空間に導入した人工生体触媒が注目されている。この人工生体触媒では、タンパク質を3次元の優れた化学反応場として扱うことで、反応の立体選択性を実現することが可能となる。しかし、立体選択的な炭素―水素結合の活性化や炭素―炭素結合形成等、より魅力的で困難な触媒反応を実現した人工生体触媒は殆ど無い。そこで本研究者は、前年度までにユニークなタンパク質空孔を有するニトロバインディンを用いて、約65%のトランス体ポリフェニルアセチレンを得ることを見出し、タンパク質が反応の立体選択性に影響を及ぼすことを示した。
本年度は、より高い立体選択性を実現するために、活性中心近傍のタンパク質内部空間に対して、詳細に再設計した10種類の異なる人工生体触媒を調製した。特に得られた人工生体触媒のうちのひとつに関しては、結晶構造解析にも成功し、ロジウム錯体がタンパク質内部空間に堅牢に収まっていることが確認された。さらに、それぞれ10種類の人工生体触媒を用いて、反応条件も最適化したうえで重合反応を実施し、得られたポリマーの立体選択性について評価したところ、トランス選択性を約80%に高めることを達成した。次に、MD計算を用いてタンパク質内部空間における金属錯体の挙動を解析し、人工生体触媒が調製したポリマーの立体選択性と比較検討したところ、ポリマーのトランス選択性の向上には、"ロジウム錯体が安定に位置することが可能で"かつ"モノマーの活性中心へのアプローチをコントロールできる"適切なタンパク質内部空間をもつ人工生体触媒が必要であることが明らかとなった。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] A Rhodium Complex-linked Hybrid Biocatalyst : Stereo-controlled Phenylacetylene Polymerization within an Engineered Protein Cavity2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Fukumoto, Akira Onoda, Eiichi Mizohata, Marco Bocola, Tsuyoshi Inoue, Ulrich Schwaneberg and Takashi Hayashi
    • 雑誌名

      ChemCatChem

      巻: (印刷中) 号: 5 ページ: 1229-1235

    • DOI

      10.1002/cctc.201301055

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A rhodium complex-linked β-barrel protein as a hybrid biocatalyst for phenylacetylene polymerization2012

    • 著者名/発表者名
      小野田晃、福本和貴、Marco Bocola、Marcus Arlt、Ulrich Schwaneberg、林高史
    • 雑誌名

      Chemical communication

      巻: 48 号: 78 ページ: 9756-9758

    • DOI

      10.1039/c2cc35165j

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Polymerization of phenylacetylene catalyzed by nitrobindin mutants embedding a rhodium complex2013

    • 著者名/発表者名
      福本 和貴
    • 学会等名
      The Sixteenth International Symposium on Relations between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis (ISHHC-16)
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 年月日
      2013-08-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] An artificial metalloenzyme covalently embedding a rhodium complex in the cavity of nitro bindin mutants towards stereoselective polymerization2013

    • 著者名/発表者名
      福本 和貴
    • 学会等名
      ノーベル化学賞受賞科学者を交えた研究交流会
    • 発表場所
      ノーベル化学賞受賞科学者を交えた研究交流会 大阪大学(吹田キャンパス)
    • 年月日
      2013-07-19
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ニトロバインディン変異体にロジウム錯体を内包した人工金属酵素が支援する重合反応:ロジウム錯体近傍のアミノ酸置換による立体選択性への効果2013

    • 著者名/発表者名
      福本和貴、小野田晃、林高史
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県)
    • 年月日
      2013-03-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of rhodium complex-linked nitrobi=din mutants as a catalyst toward trans-rich phenylacetylene polymerization2013

    • 著者名/発表者名
      福本和貴、小野田晃、林高史
    • 学会等名
      Biotechnology and chemistry for green growth
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター(大阪府)
    • 年月日
      2013-03-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Phenylacetylene Polymerization Catalyzed by Rh Complex-Linked Nitrobindin Mutants2012

    • 著者名/発表者名
      福本和貴、小野田晃、林高史
    • 学会等名
      新学術領域研究「分子活性化」第2回国際シンポジウム
    • 発表場所
      東大寺総合文化センター(奈良県)
    • 年月日
      2012-11-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ロジウム錯体含有タンパク質触媒による重合反応2012

    • 著者名/発表者名
      福本和貴、小野田晃、林高史
    • 学会等名
      第2回CSJ化学フェスタ2012
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都)
    • 年月日
      2012-10-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] βバレルタンパク質内孔にロジウム錯体を導入した人工生体触媒による重合反応2012

    • 著者名/発表者名
      福本和貴、小野田晃、林高史
    • 学会等名
      錯体化学会第62回討論会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 年月日
      2012-09-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~hayashiken/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~hayashiken/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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