アセチルCoA合成経路を担う鉄・ニッケル酵素をモデルとする炭素固定反応の開拓

• 研究課題/領域番号: 25410066
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 松本 剛 名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 准教授 (50311717)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: ニッケル酵素 / アセチルCoA合成酵素 / COデヒドロゲナーゼ / 炭素固定 / モデル研究

研究成果の概要

自然界の炭素固定を担う金属酵素COデヒドロゲナーゼ(CODH)およびアセチルCoA合成酵素(ACS)の活性中心モデルを構築し、反応検討によって酵素反応機構解明を進めた。CODHについては独自に開発した三座チオラート配位子を利用し、CODH活性中心のモデルとなる[4Fe-5S-Ni]クラスターの構築に成功した。ACSについてはテトラアニオン性のジアミドジチオラートmbpaをもつニッケル二核錯体を合成し、酵素基質であるメチルカチオン、CO、チオラートからアセチルチオエステルを合成するモデル反応を達成し、アセチルCoA合成経路の反応機構解明を大きく前進させ、新たな炭素固定反応の端緒を拓いた。

研究成果

• [雑誌論文] “Supramolecular Porphyrin-Based Metal–Organic Frameworks with Fullerenes: Crystal Structures and Preferential Intercalation of C70” (2016)
  • 著者名/発表者名: Mukae, Y.; Motegi, H.; Kajiya, S.; Yamamoto, M.; Senda, S.; Matsumoto, T.; Tatsumi, K.
  • 雑誌名: Chem. Asian J. 巻: 11 号: 5 ページ: 700-704
  • DOI: 10.1002/asia.201501422
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterolytic Activation of Dihydrogen Molecule by Hydroxo-/Sulfido-Bridged Rutheni um-Germanium Dinuclear Complex. Theoretical Insights (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Ochi, T. Matsumoto, T. Dei, Y. Nakao, H. Sato, K. Tatsumi, S. Sakaki
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 54 号: 2 ページ: 576-585
  • DOI: 10.1021/ic502463y
  • 査読あり
• [雑誌論文] [3:1] Site-Diffentiated [4Fe-4S] Clusters Having One Carboxylate and Three Thiolates. (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Terada, K. Hirabayashi, D. Liu, T. Nakamura, T. Wakimoto, T. Matsumoto, and K. Tatsumi
  • 雑誌名: Inorg. Chem 巻: 52 号: 20 ページ: 11997-12004
  • DOI: 10.1021/ic4017596
  • 査読あり
• [学会発表] ナフトエ酸銅(II)-銅(II)テトラピリジルポルフィン錯体の結晶構造とガス吸蔵 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大村 哲賜、臼杵 有光、向江 友佑、千駄 俊介、松本 剛、巽 和行
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会 (2016)
  • 発表場所: 京田辺, 同志社大学
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Synthesis of Dithiolate-Bridged Iron(Carbonyl/Cyanide)-Nickel Complexes and their Reactions Modeling the [NiFe] Hydrogenase Active Site (2016)
  • 著者名/発表者名: Moumita BOSE, Zilong LI, Yasuhiro OHKI, Tsuyoshi MATSUMOTO, and Kazuyuki TATSUMI
  • 学会等名: The 5th International Conference on MEXT Project of Integrated Research on Chemical Synthesis
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2016-01-29
  • 国際学会
• [学会発表] An Optimal P-Cluster Model of Nitrogenase having Sterically Demanding Thiolates (2016)
  • 著者名/発表者名: Golam MOULA, Ayaka NAGASAKI, Yasuhiro OHKI, Tsuyoshi MATSUMOTO, and Kazuyuki TATSUMI
  • 学会等名: The 5th International Conference on MEXT Project of Integrated Research on Chemical Synthesis
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2016-01-29
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis of Dithiolato-Bridged (Carbonyl/Cyano)Iron-Nickel Complexes Bearing Hydride as a model of [Ni/Fe] hydrogenase active site (2016)
  • 著者名/発表者名: Zilong Li, Yasuhiro OHKI, Tsuyoshi MATSUMOTO, and Kazuyuki TATSUMI
  • 学会等名: The 5th International Conference on MEXT Project of Integrated Research on Chemical Synthesis
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2016-01-29
  • 国際学会
• [学会発表] Model Studies on Acetyl CoA Synthase catalyzing CO2 fixation in organisms (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Matsumoto
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synthesis of [8Fe-7S] Clusters Having Sterically Demanding Thiolates: An Optimal P-Cluster Model of Nitrogenase (2015)
  • 著者名/発表者名: Golam Moula, Ayaka Nagasaki, Yasuhiro Ohki, Tsuyoshi Matsumoto, Kazuyuki Tatsumi
  • 学会等名: 錯体化学会第65回討論会
  • 発表場所: 奈良女子大学
  • 年月日: 2015-09-21
• [学会発表] Synthesis and Reactions of Dithiolate-Bridged Heterobimetallic Iron(Carbonyl/Cyanide)-Nickel Complexes in Relevance to the Active Site of [NiFe] Hydrogenase (2015)
  • 著者名/発表者名: Moumita Bose, Zilong Li, Yasuhiro Ohki, Tsuyoshi Matsumoto, Kazuyuki Tatsumi
  • 学会等名: 錯体化学会第65回討論会
  • 発表場所: 奈良女子大学
  • 年月日: 2015-09-21
• [学会発表] Dithiolato-Bridged (Carbonyl/Cyano)Iron-Nickel Complexes Bearing Hydride as a Model of [NiFe]Hydrogenase Active Site (2015)
  • 著者名/発表者名: 李 子龍・大木 靖弘・松本 剛 ・巽 和行
  • 学会等名: 錯体化学会第65回討論会
  • 発表場所: 奈良女子大学
  • 年月日: 2015-09-21
• [学会発表] 酢酸銅(II)-テトラピリジルポルフィン錯体の C70 分子認識能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大村 哲賜・臼杵 有光・千駄 俊介・松本 剛・巽 和行
  • 学会等名: 錯体化学会第65回討論会
  • 発表場所: 奈良女子大学
  • 年月日: 2015-09-21
• [学会発表] Model Studies on Acetyl CoA Synthase (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Matsumoto
  • 学会等名: 6th International IMBG Meeting, Chemistry & Biology of Iron-Sulfur Clusters
  • 発表場所: Villard de Lans, France
  • 年月日: 2015-09-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Model Studies on Acetyl CoA Synthase: Structures and Reaction Mechanism (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto
  • 学会等名: UC Irvine Bioinorganic Lecture Series
  • 発表場所: Irvine, CA, USA
  • 年月日: 2015-02-12
  • 招待講演
• [学会発表] アセチルCoA合成酵素の反応中間体モデルとなるジアミドジチオラート型mbea配位子をもつ二核ニッケル錯体の合成と反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大須 理恵・大木 靖弘・唯 美津木・巽 和行・松本 剛
  • 学会等名: 錯体化学会 第64回討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-20
• [学会発表] かさ高いterphenyl 基をリン上に導入したジホスフィン配位子を有する単核ニッケル錯体の合成と反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 宏徳・唯 美津木・大木 靖弘・松本 剛
  • 学会等名: 錯体化学会 第64回討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-20
• [学会発表] Synthesis and Reaction of Dinuclear Nickel Complexes Modeling Intermediates in the Enzymatic Cycle of Acetyl CoA Synthase (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Osu, Y. Ozawa, Y. Ohki, T. Matsumoto, K. Tatsumi
  • 学会等名: XXXVI International Conference on Organometallic Chemistry (ICOMC 2014)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-07-13 – 2014-07-18
• [学会発表] Synthesis of [3:1] Site-Differentiated [4Fe-4S] Clusters Functioning in Biological System (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto
  • 学会等名: Bioinogranic Group Seminar, University of Freiburg
  • 発表場所: Freiburg, Germany
  • 年月日: 2014-07-04
  • 招待講演
• [学会発表] Model Studies on Nickel Enzymes Playing Key Roles in Autotrophic Carbon Fixation (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto
  • 学会等名: EMTECH, Universiti Putra Malaysia (UPM) – University Of Hyogo (UH), Japan Joint Colloquium 2014
  • 発表場所: Putra, Malaysia
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-27
  • 招待講演
• [学会発表] My Career Path (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto
  • 学会等名: SOKENDAI Physical Science Student Seminar AY2013
  • 発表場所: Okazaki
  • 招待講演
• [学会発表] 三座チオラート配位子をもつ鉄硫黄クラスターへのニッケル錯体の導入:COデヒドロゲナーゼ活性中心モデルの構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中香帆、寺田玲季、松本剛、巽和行
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] アセチルCoA合成酵素の中間体モデルとなるジアミドジチオラート型mbea配位子を持つ二核ニッケル錯体 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大須理恵、小澤由佳、唯美津木、大木靖弘、巽和行、松本剛
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Model Studies on Nickel Enzymes Relevant to Autotrophic Carbon Fixation (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto
  • 学会等名: The 15th Joint Semiar University of Münster-Nagoya University
  • 発表場所: Nagoya
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis of [Ni-Ni] and [Ni-S-Fe4S4] Complexes Modeling Acetyl CoA Synthase Active Site (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto, R. Osu, Y. Ozawa, T. Terada, K. Tanaka, K. Tatsumi
  • 学会等名: 16th International Conference on Biological Inorganic Chemistry (ICBIC16)
  • 発表場所: Grenoble, France
• [学会発表] 嫌気性生物の炭素固定に関わる金属酵素のモデル研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松本 剛
  • 学会等名: 錯体化学若手の会夏の学校2013
  • 発表場所: 札幌
  • 招待講演
• [学会発表] アセチルCoA 合成酵素の反応中間体モデルとなるメチル基とチオラートを併せもつ二核ニッケル錯体 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大須理恵、小澤由佳、松本剛、巽和行
  • 学会等名: 錯体化学会第63回討論会
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] 三座チオラート配位子を導入した[1:3]不均等配位[4Fe-4S]クラスターおよびCOデヒドロゲナーゼ活性中心モデルの合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中香帆、中村友彦、寺田玲季、松本剛、巽和行
  • 学会等名: 錯体化学会第63回討論会
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] 三座チオラート配位子とクロリドが配位した[4Fe-4S]2+クラスターと水素化ホウ素ナトリウムの反応 (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺田玲季、松本剛、巽和行
  • 学会等名: 錯体化学会第63回討論会
  • 発表場所: 沖縄
• [図書] 科学の健全な発展のために (2015)
  • 著者名/発表者名: 日本学術振興会「科学の健全な発展のために」編集委員会
  • 総ページ数: 141
  • 出版者: 丸善出版