新規な人工二核金属酵素の開発と触媒反応への応用

• 研究課題/領域番号: 25620044
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 伊東 忍 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30184659)
• 連携研究者: 杉本 秀樹 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00315970) ; 藤枝 伸宇 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (00452318)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 人工金属酵素 / 酸化酵素 / 遷移金属錯体 / 金属結合タンパク質 / チロシナーゼ / 超好熱菌 / コウジ菌 / 二核金属酵素 / 酸化反応 / 触媒反応 / 超好熱菌由来タンパク質

研究成果の概要

新規な人工金属酵素の開発と触媒反応への応用をめざして研究を行った。その結果、二核銅酸化酵素であるチロシナーゼ、およびその各種変異体の還元型、メト型、酸化型の結晶構造と分光学的および磁気的特性の解明に成功した。さらに、触媒活性や、構造活性相関について系統的に検討し、効率的なフェノール類の触媒的酸化反応系を構築した。また、
超好熱菌由来の金属結合タンパク質 TM1459を用いたたZn、Cu、Ni、Co、Fe、Mn、Cr、V、Ru、Os含有人工金属酵素を合成し、過酸化水素などを酸化剤として用いた環境適合型触媒的酸化反応系の開発に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Redox behavior of novel nickel and palladium complexes supported by trianionic non-innocent ligand containing β-diketiminate and phenol groups (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh, et al.
  • 雑誌名: J. Porphyrins Phthalocyanines 巻: 19 号: 01-03 ページ: 377-387
  • DOI: 10.1142/s1088424615500248
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electrochemical reduction of dioxygen by copper complexes with pyridylalkylamine ligands dissolved in aqueous buffer solution: relationship between activity and redox potential (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh, et al.
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 43 号: 28 ページ: 10705-10709
  • DOI: 10.1039/c4dt00606b
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Geometric control of nuclearity in copper(I)/dioxygen chemistry (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Abe, Y. Morimoto, T. Tano, K. Mieda, H. Sugimotok N. Fujieda, T. Ogura, and S. Itoh
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 53 号: 16 ページ: 8786-8794
  • DOI: 10.1021/ic501461n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Copper complexes supported by an N2S-tridentate ligand as active site models of copper monooxygenases (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh, et al.
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 42 号: 12 ページ: 4871-4877
  • DOI: 10.1039/c3dt52952e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation Mechanism of MelB Tyrosinase from Aspergillus oryzae by acidic treatment (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujieda, N., Murata, M., Yabuta, S., Ikeda, T., Shimokawa, C., Nakamura, Y., Hata, Y., and Itoh, S.
  • 雑誌名: J. Biol. Inorg. Chem. 巻: 18 号: 1 ページ: 19-26
  • DOI: 10.1007/s00775-012-0945-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structures Of Copper-Depleted And Copper-Bound Fungal Pro-Tyrosinase: Insights Into Endogenous Cysteine-Dependent Copper Incorporation (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh, et al.
  • 雑誌名: J. Biol.Chem. 巻: 288 号: 30 ページ: 22128-22140
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.477612
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redox Properties of Mononuclear Copper(II)-Superoxide Complex (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 52 号: 18 ページ: 10431-10437
  • DOI: 10.1021/ic401261z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flavonolate Complexes of MII (M = Mn, Fe, Co, Ni, Cu, and Zn). Structural and Functional Models for the ES (Enzyme-Substrate) Complex of Quercetin 2,3-Dioxygenase (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh, et al.
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 52 号: 19 ページ: 10936-10948
  • DOI: 10.1021/ic400972k
  • 査読あり
• [学会発表] Developing Mononuclear Copper Reaction Site for Oxygen Activation (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh
  • 学会等名: Gordon Research Conference (Metals in Biology)
  • 発表場所: Ventura, California, USA
  • 年月日: 2015-01-25 – 2015-01-30
  • 招待講演
• [学会発表] Oxygen Activation at Mononuclear Copper Reaction Center (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh
  • 学会等名: 7th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference (AsBIC7)
  • 発表場所: Gold Coast, Australia
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular Oxygen Activation by Copper Proteins and Models (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh
  • 学会等名: 9th International Copper Meeting
  • 発表場所: Vivo Equense, Italy
  • 年月日: 2014-10-05 – 2014-10-10
  • 招待講演
• [学会発表] Controlling Reactivity of Copper-Peroxide Complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh
  • 学会等名: 41th International Conference on Coordination Chemistry (ICCC-41)
  • 発表場所: Suntec Singapore Convention & Exhibition Center, Singapore
  • 年月日: 2014-07-21 – 2014-07-25
  • 招待講演
• [学会発表] Nickel-complex Catalyzed Hydroxylation of Aliphatic and Aromatic Compounds (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh
  • 学会等名: 2014 Canada-Japan Workshop (pre-ISHC)
  • 発表場所: University of Ottawa, Canada
  • 年月日: 2014-07-05 – 2014-07-06
  • 招待講演
• [学会発表] C-H Bond Activation by Copper Active-oxygen Complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh
  • 学会等名: International Conference on Hydrogen Atom Transfer (iCHAT 2014)
  • 発表場所: Rome, Italy
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-26
  • 招待講演
• [学会発表] Mononuclear Copper Active Oxygen Complexes Relevant to the Reactive Intermediate Involved in Copper Monooxygenases (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh
  • 学会等名: 16th International Conference of Biological Inorganic Chemiastry (ICBIC16)
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 招待講演
• [学会発表] Copper Complexes of Non-innocent β-Diketiminate Ligands (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh
  • 学会等名: 15th Asian Chemical Congress (15ACC)
  • 発表場所: Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] Ligand Design for Oxygen Activation by Copper Complexes (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh
  • 学会等名: The 2nd Canada-Japan Joint Symposium on Coordination Chemistry
  • 発表場所: Okinawa
  • 招待講演
• [学会発表] Oxygen Activation Chemistry at Mononuclear Copper Reaction Center (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh
  • 学会等名: The 4th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC4)
  • 発表場所: Jeju, South Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Recent Advances in Copper-Dioxygen Chemistry (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh
  • 学会等名: Symposium on Modern Trends in Inorganic Chemistry–XV
  • 発表場所: Roorkee, India
  • 招待講演
• [図書] Chemical Science of π-Electron Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Itoh and Yuma Morimoto
  • 総ページ数: 500
  • 出版者: Springer
• [図書] Handbook of Metalloproteins to the Encyclopedia of Inorganic and Bioinorganic Chemistry (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobutaka Fujieda and Shinobu Itoh
  • 総ページ数: 300
  • 出版者: John Wiley & Sons