| 研究課題/領域番号 |
21K05271
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分37010:生体関連化学
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
有安 真也 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (50586998)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | シトクロムP450 / 擬似基質 / 末端水酸化 / 非天然基質 / CYP153 / 結合解離エネルギー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
薬剤分子や機能性分子を精密に合成するためには、位置選択的な官能基の導入が必要不可欠であり、近年、水酸化酵素シトクロムP450を用いた化学変換法の開発が盛んに行われている。しかし、分子内に複数の反応点がある場合、反応性の低い末端炭素に水酸基を選択的に導入することは非常に困難である。本計画では最適P450の探索と変異導入、我々が開発した擬似基質を用いて、P450の反応空間を厳密に規定することで、P450による選択的末端水酸化技術の開発を目指す。最終的には有機小分子の両末端に水酸基を導入し、高分子原料を常温、水中という温和な条件で生産する技術の開発を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、シトクロムP450に擬似基質を添加して、化学的に反応性の低い末端の1級炭素に選択的に水酸基を導入する技術の創製を目指して研究を行った。複数の長鎖脂肪酸水酸化P450に対して、様々な擬似基質を添加し、プロパンの水酸化を行ったところ、CYP153A33が約80%の選択性で1級炭素を水酸化した1-プロパノールが生成した。意外にも、これまで巨大菌由来のP450BM3では有効でなかったフッ素修飾擬似基質がCYP153A33に極めて有効であることを明らかにした。プロパンのみならず、ブタンの末端水酸化も可能であり、非天然基質の1級炭素選択的な水酸化手法として、今後の発展が期待出来る成果を得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で達成したシトクロムP450類（特にCYP153類）でのプロパン等の非天然基質の1級炭素選択的水酸化は、反応性の高い分子内部の2級炭素ではなく、反応性の低い分子末端の1級炭素への反応であり、触媒化学的に希少な化学変換である。これはCYP153類の特徴的な細長い反応空間により、分子末端のみが酵素の反応活性種と接触可能なためであり、このような反応場の有用性は酵素以外の合成触媒系への応用が期待出来る。また、分子の末端官能基化は機能性高分子の原料分子の合成にも有用であり、環境負荷の低い酵素反応を化学工業で利用する礎となる成果と言える。
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