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アシンメトリー配位圏を有するバレル型バイオハイブリッド触媒の開拓

公募研究

研究領域配位アシンメトリー:非対称配位圏設計と異方集積化が拓く新物質科学
研究課題/領域番号 17H05370
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大阪大学

研究代表者

小野田 晃  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60366424)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードバイオハイブリッド触媒 / 人工金属酵素 / 指向性進化工学 / ロジウム錯体 / ピレン / 金属錯体 / タンパク質 / アシンメトリック配位圏 / ベータバレルタンパク質 / C-H結合活性化
研究実績の概要

本研究では、多彩な反応性を示す金属錯体触媒と、精緻な反応場を提供するバレル型タンパク質の融合により、アシンメトリー配位圏を有するバイオハイブリッド触媒を構築し、従来の金属錯体や酵素にはない新たな位置選択性や官能基選択性を付与した合成反応の開拓に取り組んだ。具体的には、反応性の高いRh錯体を固定化したバイオハイブリッド触媒を活用し、位置選択的な炭素-炭素結合形成反応、また、バレル空孔内に芳香環拡張型のアシンメトリー配位圏を構築し、不斉Diels-Alder 反応を実証した。タンパク質には、強固なベータバレル構造を有するニトロバインディンの疎水空孔を活用して、様々な金属錯体触媒を共有結合により残基選択的に固定化したバイオハイブリッド触媒を開発してきた成果を踏まえて、ペンタメチルシクロペンタジエニル配位子をもつRh(III)錯体を選択し、マレイミドを導入した錯体とニトロバインディンの疎水空孔内のシステインを共有結合的に連結可能な手法を確立した。ジチオリン酸配位子で空配位座を保護したRh(III)錯体をタンパク質に連結後、硝酸銀の添加により、Rh(III)錯体を活性化する手法である。このバイオハイブリッド触媒は、硝酸銀存在下、フェニルオキシム及びアルキンの付加環化反応において触媒活性を示すことを明らかにした。ニトロバインディンの疎水性空孔にグルタミン酸を導入することによって、触媒活性が向上することを見出しており、Rh(III)錯体近傍のアシンメトリー空間の構築を成功した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] RWTH Aachen University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Hemoproteins Reconstituted with Artificial Metal Complexes as Biohybrid Catalysts2019

    • 著者名/発表者名
      Oohora Koji、Onoda Akira、Hayashi Takashi
    • 雑誌名

      Accounts of Chemical Research

      巻: 52 号: 4 ページ: 945-954

    • DOI

      10.1021/acs.accounts.8b00676

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cavity Size Engineering of a β-Barrel Protein Generates Efficient Biohybrid Catalysts for Olefin Metathesis2018

    • 著者名/発表者名
      Grimm Alexander R.、Sauer Daniel F.、Davari Mehdi D.、Zhu Leilei、Bocola Marco、Kato Shunsuke、Onoda Akira、Hayashi Takashi、Okuda Jun、Schwaneberg Ulrich
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 8 号: 4 ページ: 3358-3364

    • DOI

      10.1021/acscatal.7b03652

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Designing Biohybrid Catalyst and Biohybrid Materials: Covalent Protein Modification Case Study2019

    • 著者名/発表者名
      Akira Onoda
    • 学会等名
      Designer Biology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Biohybrid Catalysts Harboring a Synthetic Metal Complex within a Barrel Protein2019

    • 著者名/発表者名
      Akira Onoda
    • 学会等名
      12th China-Japan Joint Symposium on Metal Cluster Compounds
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Construction of Cp*Rh(III)-linked Biohybrid Catalyst for the synthesis of isoquinolines2018

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Kato, Alexander Grimm, Akira Onoda, Ulrich Schwaneberg, Takashi Hayashi
    • 学会等名
      Aachen Protein Engineering Symposium (AcES) 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Tailored Protein Assemblies for Hybrid Biomaterials2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Onoda
    • 学会等名
      Aachen Protein Engineering Symposium (AcES) 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Biohybrid Catalysts Harboring a Synthetic Metal Complex within a Barrel Protein2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Onoda
    • 学会等名
      Biotechnology and Chemistry for Green Growth 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Biotechnology and Chemistry for Green Growth 2018: “Synthesis of Isoquinoline Derivatives via C-H Bond Activation Catalyzed by Cp*Rh(III)-linked Biohybrid Catalysts.2018

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Kato, Alexander Grimm, Akira Onoda, Ulrich Schwaneberg, Takashi Hayashi
    • 学会等名
      Biotechnology and Chemistry for Green Growth 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Isoquinoline Synthesis from Asymmetric Alkyne Using Cp*Rh Complex-Linked Biohybrid Catalyst2018

    • 著者名/発表者名
      橋爪拓幸、加藤俊介、小野田晃、林高史
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Conjugation of a catalytically latent Cp*Rh(III) complex to construct a cell surface displayed biohybrid catalyst.2018

    • 著者名/発表者名
      Kato, S., Grimm, A., Onoda, A., Schwaneberg, U., Hayashi, T.
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Incorporation of a Noncanonical Metal-binding Amino Acid into a Nitrobindin Protein2018

    • 著者名/発表者名
      Alvarez-Miller, M. C., Taniguchi, N., Minagawa, N., Onoda, A., Hashimoto, K., Maruoka, K., Uzawa, T., Hayashi, T.
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~hayashiken/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~hayashiken/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-01-27  

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