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タンパク質金属錯体を基盤とした人為酵素の合理的設計

研究課題

研究課題/領域番号 21H01954
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分34010:無機・錯体化学関連
研究機関大阪公立大学 (2022-2023)
大阪府立大学 (2021)

研究代表者

藤枝 伸宇  大阪公立大学, 大学院農学研究科, 教授 (00452318)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2021年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
キーワード人工金属酵素 / タンパク質配位子 / 立体分岐型合成 / 不斉反応 / 生体触媒
研究開始時の研究の概要

化石資源の枯渇や環境汚染抑制の要請から、迅速かつ効率的な物質変換方法が求められている。そのため、無機、有機、超分子など幅広い分野の研究者がそれぞれの分子をもとに種々の触媒を構築し、種々反応の効率を向上させてきた。特に生体分子では温和な条件下で優れた反応性を発揮するものの、その制御が困難である。そこで、本研究では、小さなタンパク質を配位子としてタンパク質金属錯体を合成し、人為酵素としての機能向上を試行しながら、特異な反応場のエッセンスを抽出することを目的とする。

研究成果の概要

本研究ではクピンタンパク質の活性中心を改質することで簡便に人為酵素を作成する方法を見出した。その手法を用いて選択性の高いタンパク質をスクリーニングしたところ、金属中心がわずかに動く様子が観測された。タンパク質の金属中心はほとんど動かないというのが定説ではあるが、分析技術の向上によってこれらは実はわずかに位置が動くということが明らかになってきている。本研究で得られた観測事実はこういった天然の酵素の機能に関わる重要な因子をタンパク質に人為的に組み入れることに成功したということを示している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では人為酵素を簡便に作成する方法の一端を見いだした。また、実際に様々なファインケミカルの材料に含まれる不斉炭素合成することにも成功した。今後は、さらなる展開を目指して、望みの化学機能を付与できる分子設計法として、新しい酵素工学の分野を開拓していくことで、物質変換技術に対しての重要な鍵手法になると期待される。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (44件) (うち国際学会 4件、 招待講演 9件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Asymmetric Michael addition catalysed by copper-amyloid complexes2024

    • 著者名/発表者名
      Fujieda Nobutaka、Tonomura Atsushi、Mochizuki Tomofumi、Itoh Shinobu
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 14 号: 1 ページ: 206-210

    • DOI

      10.1039/d3ra07900g

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 立体選択的反応を触媒する人工金属酵素のデザイン2023

    • 著者名/発表者名
      藤枝伸宇・松本隆聖
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: 81 ページ: 520-521

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] An artificial metallolyase with pliable 2-His-1-carboxylate facial triad for stereoselective Michael addition2023

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Ryusei、Yoshioka Saho、Yuasa Miho、Morita Yoshitsugu、Kurisu Genji、Fujieda Nobutaka
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 14 号: 14 ページ: 3932-3937

    • DOI

      10.1039/d2sc06809e

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electrochemical Consideration of Electrostatic Interaction of Charged Molecules with Partially Overlapped Electric Field: Zwitterions and Proteins2021

    • 著者名/発表者名
      SUGIMOTO Yu、FUJIEDA Nobutaka、KANO Kenji
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 89 号: 3 ページ: 290-295

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.21-00030

    • NAID

      130008034654

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
    • 年月日
      2021-05-05
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 人工非ヘム銅タンパク質が触媒する立体選択的ヘテロDiels-Alder反応2024

    • 著者名/発表者名
      松本隆聖・吉岡紗穂・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本化学会第104回春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 不斉反応のためのピリジル基で化学修飾した銅配位人工金属酵素の構築2024

    • 著者名/発表者名
      久保裕暉・松本隆聖・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本化学会第104回春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] PEGを結合した人工金属酵素の合成と反応性評価2024

    • 著者名/発表者名
      岩渕祥吾・松本隆聖・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本化学会第104回春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 立体選択的ケトン還元反応を触媒する人工金属酵素の創製2024

    • 著者名/発表者名
      松本航紀・松本隆聖・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本化学会第104回春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 異種発現系による天然N末端配列を持つクピンタンパク質の調製と特性評価2024

    • 著者名/発表者名
      森川才翔・松本隆聖・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本化学会第104回春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Simple Designing Artificial Non-heme Metalloenzymes and Their Application to Stereoselective Synthesis2023

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Fujieda
    • 学会等名
      The 14th International Symposium of Advanced Energy Science
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 柔軟な金属中心を有する非ヘム金属酵素2023

    • 著者名/発表者名
      藤枝伸宇
    • 学会等名
      第34回日本微量元素学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Artificial Mononuclear Non-heme Metalloenzymes for Stereoselective Synthesis2023

    • 著者名/発表者名
      藤枝伸宇
    • 学会等名
      錯体化学討論会シンポジウムS6
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酵素をだましてわがままな合成試薬開発2023

    • 著者名/発表者名
      藤枝伸宇
    • 学会等名
      CSJ化学フェスタ2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Artificial copper metallolyases for stereoselective Michael addition reactions2023

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Fujieda
    • 学会等名
      20th International Conference of Biological Inorganic Chemistry
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 2-His-1-Carboxylate Facial Triad構造を有する人工金属酵素の創製2023

    • 著者名/発表者名
      松本隆聖・吉岡紗穂・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第2回生命金属科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 立体選択的ヘテロDiels-Alder反応を志向した人工金属酵素の創製2023

    • 著者名/発表者名
      松本隆聖・吉岡紗穂・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第49回生体分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 化学修飾された人工金属酵素の構築と反応性および立体選択性の評価2023

    • 著者名/発表者名
      久保裕暉・松本隆聖・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第49回生体分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 立体選択的反応を触媒する非ヘム人工金属酵素の開発2023

    • 著者名/発表者名
      松本隆聖・吉岡紗穂・丸毛智史・北澤想人・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第32回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ジアステレオ選択的マイケル付加反応を触媒する人工金属酵素の創出2023

    • 著者名/発表者名
      丸毛智史・松本隆聖・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第32回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ピリジル基で活性中心近傍を化学修飾した銅結合タンパク質触媒2023

    • 著者名/発表者名
      森田能次・久保裕暉・松本隆聖・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第23回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 立体選択的ヘテロDiels-Alder反応を触媒する人工金属酵素の構築2023

    • 著者名/発表者名
      松本隆聖・吉岡紗穂・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本農芸化学会関西支部 第526回講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 立体選択的ヘテロDiels-Alder反応を触媒する人工金属酵素の創製2023

    • 著者名/発表者名
      松本隆聖・吉岡紗穂・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第34回生体機能関連化学若手の会サマースクール
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 化学修飾を施した人工金属酵素の調製と反応性・立体選択性の評価2023

    • 著者名/発表者名
      久保裕暉・松本隆聖・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第17回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Enantioselective copper-protein hybrid catalysts by chemical modification near the active site2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshitsugu Morita, Hiroki Kubo, Ryusei Matsumoto, Nobutaka Fujueda
    • 学会等名
      第73回錯体化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 立体選択的ヘテロDiels-Alder反応を触媒する人工金属酵素の開発2023

    • 著者名/発表者名
      松本隆聖・吉岡紗穂・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第13回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Stereoselective Synthesis with Protein as Metal Ligands2022

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Fujieda
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stereoselective Synthesis with Small Protein as Metal Ligands2022

    • 著者名/発表者名
      藤枝伸宇
    • 学会等名
      錯体化学討論会シンポジウムS1
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属配位子としてのタンパク質2022

    • 著者名/発表者名
      藤枝伸宇
    • 学会等名
      バイオメタルサイエンス
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Artificial Metalloenzymes with 2-His-1-carboxylate Facial Triads toward Stereoselective Michael Addition Reaction2022

    • 著者名/発表者名
      Ryusei Matsumoto, Saho Yoshioka, Yoshitsugu Morita, Nobutaka Fujieda
    • 学会等名
      10th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stereoselective Synthesis with Cupin Protein as Metal Ligands2022

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Fujieda
    • 学会等名
      10th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 立体分岐型マイケル付加反応を志向した人工金属酵素の創製2022

    • 著者名/発表者名
      松本隆聖・吉岡紗穂・丸毛智史・湯浅美穂・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第31回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 立体選択的逆電子要請型ヘテロDiels-Alder反応を触媒する人工金属酵素の開発2022

    • 著者名/発表者名
      吉岡紗穂・松本隆聖・丸毛智史・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第31回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 立体分岐型マイケル付加反応を触媒する人工金属酵素の創製2022

    • 著者名/発表者名
      松本隆聖・吉岡紗穂・丸毛智史・湯浅美穂・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第33回生体機能関連化学若手の会サマースクール
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 立体選択的ヘテロDiels-Alder反応を触媒するタンパク質金属錯体の創製2022

    • 著者名/発表者名
      吉岡紗穂・松本隆聖・丸毛智史・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第34回生物無機夏期セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 立体選択的マイケル付加反応を志向した人工金属酵素の創製2022

    • 著者名/発表者名
      松本隆聖・吉岡紗穂・丸毛智史・湯浅美穂・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第34回生物無機夏期セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 立体選択的ヘテロDiels-Alder反応を触媒するタンパク質金属錯体の開発2022

    • 著者名/発表者名
      吉岡紗穂・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第16回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 立体選択的マイケル付加反応を志向した人工金属酵素の開発2022

    • 著者名/発表者名
      松本隆聖・吉岡紗穂・丸毛智史・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第16回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 2-His-1-Carboxylate Facial Triads構造を有する人工金属酵素の開発2022

    • 著者名/発表者名
      松本隆聖・吉岡紗穂・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本化学会第103回春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 立体選択的マイケル付加反応を触媒する人工金属酵素の構築2022

    • 著者名/発表者名
      丸毛智史・松本隆聖・吉岡紗穂・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本化学会第103回春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 芳香族ケトンの立体選択的不斉水素化反応を触媒する人工金属酵素の開発2022

    • 著者名/発表者名
      北澤想人・松本隆聖・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本化学会第103回春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ピリジル基で活性中心近傍を化学修飾した人工金属酵素の調製と反応性評価2022

    • 著者名/発表者名
      久保 裕暉・松本隆聖・森田能次・藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本化学会第103回春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 立体分岐型マイケル付加反応を目指した人工金属酵素の創製2022

    • 著者名/発表者名
      松本隆聖・吉岡紗穂・丸毛智史・湯浅美穂・藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本化学会第102回春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] (205)ケトンの立体選択的水素化反応を触媒する人工金属酵素の創製2022

    • 著者名/発表者名
      石井俊宏・吉岡紗穂・松本隆聖・丸毛智史・小田原 駿・藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本化学会第102回春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質金属配位子を使った反応制御2021

    • 著者名/発表者名
      藤枝伸宇
    • 学会等名
      2021年度 有機合成化学講演会 合成有機化学のフロンティア
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] タンパク質金属配位子を使った反応創製2021

    • 著者名/発表者名
      藤枝伸宇
    • 学会等名
      高難度物質変換反応の開発を指向した精密制御反応の創出 事後シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cupin variants as metal ligand library for stereoselective reactions2021

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Fujieda, Haruna Ichihashi, Saho Yoshioka, Miho Yuasa, Shinobu Itoh
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 立体分岐型マイケル付加反応を志向した人工金属酵素の開発2021

    • 著者名/発表者名
      吉岡紗穂・石井俊宏・松本隆聖・丸毛智史・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ケトンの不斉水素化反応を触媒する人工金属酵素の開発2021

    • 著者名/発表者名
      石井俊宏・吉岡紗穂・松本隆聖・丸毛智史・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] 触媒総合事典2023

    • 著者名/発表者名
      触媒学会
    • 総ページ数
      544
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254252743
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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