| 研究課題/領域番号 |
21K20535
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0501:物理化学、機能物性化学、有機化学、高分子、有機材料、生体分子化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
加藤 俊介 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (60909125)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-30 – 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 |
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 人工金属酵素 / 進化分子工学 / 指向性進化法 / C-H結合官能基化 / 生体触媒 / ヘムタンパク質 / 金属ポルフィリノイド / バイオハイブリッド触媒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、進化分子工学的手法を遷移金属錯体へと応用し、優れた触媒特性を発揮する新規高機能触媒を開発することを目的とする。具体的には、非天然の遷移金属錯体を補因子としてタンパク質に導入した「人工金属酵素」を構築し、「指向性進化法」を駆使した遺伝子工学的な改変を実施する。補因子として用いる遷移金属錯体の合成と、反応場として用いるタンパク質の発現は既に完了しており、補助事業期間内において今後、指向性進化法による活性中心のタンパク質反応場の最適化を行い、通常の小分子金属錯体では達成困難な高難度な物質変換を実現する人工金属酵素の開発をめざす。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、優れた触媒特性を発揮する新規高機能触媒を開発することを目的とし、非天然の遷移金属錯体をタンパク質に導入した人工金属酵素の構築と、指向性進化法を駆使した遺伝子工学的な改変を実施した。具体的には、ロジウム錯体、鉄コロール錯体、鉄ポルフィリン錯体を補因子とする人工金属酵素を構築し、指向性進化法による改変を実施した結果、C-H結合官能基化反応やニトリル合成反応に対して高い触媒活性を示す変異体の獲得に成功した。また、効率的な人工金属酵素の指向性進化を実現するために、新たなハイスループットスクリーニング法も確立している。以上のように、期間全体を通じて当初の予想を上回る大きな成果が得られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、非天然の遷移金属錯体をタンパク質に導入した人工金属酵素の構築と、指向性進化法を駆使した遺伝子工学的な改変を実施し、優れた触媒特性を発揮する新規高機能触媒の開発に成功した。持続可能な社会の実現にむけ、酵素や微生物などを用いた物質生産技術（バイオプロダクション）に注目が集まる昨今において、本研究成果はバイオプロダクションの有用性を拡張し、その社会実装の一助になることが期待される。
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