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タンパク質を多能性配位子とした精密制御反応場の創出

公募研究

研究領域高難度物質変換反応の開発を指向した精密制御反応場の創出
研究課題/領域番号 18H04270
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
研究機関大阪府立大学

研究代表者

藤枝 伸宇  大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (00452318)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードArtificial Metalloenzyme / Cyclopropanation / Macromolecular Ligand / 人工金属酵素 / タンパク質配位子 / 生体触媒 / 不斉反応 / 環境調和型合成 / シクロプロパン化
研究実績の概要

天然の金属酵素は温和な条件において、非常に高難度な反応を触媒するものが多く存在し、有機合成への応用が期待されている。ただ、一般的に金属酵素は不安定で、化学汎用性も低いため、そのままでは利用できない場合がほとんどである。このような問題を解決すべく、高い反応性と選択性を発揮する触媒の開発をめざして新しいハイブリッド生体触媒(人工金属酵素)の開発が進んでいる。こういった背景のもと、我々のグループはタンパク質配位子として超好熱菌Thermotoga maritima由来のTM1459タンパク質に着目した。このタンパク質は、高い熱安定性を有し、cis位に空いた配位座を提供可能な4つのヒスチジンからなる金属結合部位を備えている。そのため、様々な遷移金属イオンを導入することで、多彩な触媒機能を期待出来る。昨年度は、このTM1459タンパク質を配位子として、化学汎用性を向上させるため、オレフィンの立体選択的なシクロプロパン化反応について検討を行い、困難とされているシス選択的反応系の実現を達成した。本年度ではスチレンの接近方向をさらに制御するため、キャビティを形成するアミノ酸残基 (R39, C106, I108, A52)に対して種々の部位特異的変異を導入しながら反応の立体選択性を観測した。基質としてスチレンとt-ブチルジアゾアセテート(EDA)を用いたシクロプロパン化反応をモデル反応とし、スクリーニングを行った。銅(II)のみを触媒として用いた場合、trans体が優先的に生成され、エナンチオ選択性は全く見られなかった。それに対し、R39A/H52I/C106Aの三重変異体を用いた場合、高いcisジアステレオ選択性とエナンチオ選択性 (>90% ee) を示した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 5件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Cupin Variants as a Macromolecular Ligand Library for Stereoselective Michael Addition of Nitroalkanes2020

    • 著者名/発表者名
      Fujieda Nobutaka、Ichihashi Haruna、Yuasa Miho、Nishikawa Yosuke、Kurisu Genji、Itoh Shinobu
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: in 号: 20 ページ: 7717-7720

    • DOI

      10.1002/anie.202000129

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] (1)Tyrosinases in organic chemistry: a versatile tool for the α-arylation of β-dicarbonyl compounds2018

    • 著者名/発表者名
      Roxanne Krug, Dennis Schder, Jan Gebauer, Sanel Suljic;, Yuma Morimoto, Nobutaka Fujieda, Shinobu Itoh, and Jorg Pietruszka
    • 雑誌名

      Euro. J. Org. Chem.

      巻: 2018 号: 15 ページ: 1789-1796

    • DOI

      10.1002/ejoc.201800188

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ケトンの不斉水素化反応を触媒する人工金属酵素の創製2020

    • 著者名/発表者名
      小田原駿・湯浅美穂・藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本化学会第100回春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 立体選択的マイケル付加反応を可能とする人工金属酵素の創製2020

    • 著者名/発表者名
      湯浅美穂・小田原駿・藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本化学会第100回春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Cupin Superfamily Proteins as Versatile Macromolecular Ligands2019

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Fujieda
    • 学会等名
      15th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Artificial Metalloenzymes Bearing a Cupin Fold2019

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Fujieda
    • 学会等名
      ArtZymes 2.0
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Artificial Metalloenzymes with a Small Barrel Protein2019

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Fujieda
    • 学会等名
      4th International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] タンパク質金属配位子を利用した反応創製2019

    • 著者名/発表者名
      藤枝伸宇
    • 学会等名
      AICOC-3
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Artificial Metalloenzyme for Stereoselective Michael Addition Reaction2019

    • 著者名/発表者名
      Miho Yuasa and Nobutaka Fujieda
    • 学会等名
      4th International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ケトンの不斉還元反応を触媒する人工金属酵素の創製2019

    • 著者名/発表者名
      小田原駿・湯浅美穂・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 貴金属イオンを組み込んだ人工金属酵素触媒の創製と選択的C-C結合形成反応への応用2019

    • 著者名/発表者名
      湯浅美穂・小田原駿・藤枝伸宇
    • 学会等名
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ケトンの不斉還元反応を触媒する人工金属酵素の開発2019

    • 著者名/発表者名
      小田原駿・湯浅美穂・藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本化学会第99回春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] シス選択的シクロプロパン化反応を触媒する人工金属酵素の開発2019

    • 著者名/発表者名
      松尾徳紀・湯浅美穂・藤枝伸宇・伊東 忍
    • 学会等名
      日本化学会第99回春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Cupin Proteins as Multipotent Macromolecular Ligands2018

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Fujieda
    • 学会等名
      生物無機化学国際シンポジウム2018
    • 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] 高機能性配位子としてのタンパク質2018

    • 著者名/発表者名
      藤枝伸宇
    • 学会等名
      生体機能関連化学若手の会 第30回サマースクール
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of asymmetric catalysts with proteins as versatile ligands2018

    • 著者名/発表者名
      藤枝伸宇
    • 学会等名
      日本化学会第99回春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Artificial Metalloenzymes with a Cupin Protein as Versatile Ligands2018

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Fujieda
    • 学会等名
      FHI-JST Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Cupin Proteins as Versatile Macromolecular Ligands2018

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Fujieda, Atsuki Matsuo, Haruna Ichihashi, Takumi Nakano and Shinobu Itoh
    • 学会等名
      9th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質を多能性配位子とした精密制御反応場の創出2018

    • 著者名/発表者名
      藤枝伸宇
    • 学会等名
      ワークショップ:「理論と実験の融合による高難度物質変換の反応機構解明にむけて」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 選択的なC-C結合形成反応を触媒する人工金属酵素の創製2018

    • 著者名/発表者名
      松尾徳紀・市橋春菜・藤枝伸宇・伊東 忍
    • 学会等名
      第45回生体分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 貴金属活性中心を有する人工金属酵素の開発2018

    • 著者名/発表者名
      小田原駿・松尾徳紀・藤枝伸宇・伊東 忍
    • 学会等名
      第45回生体分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質を利用した機能性配位子の開発2018

    • 著者名/発表者名
      藤枝伸宇・松尾徳紀・小田原駿・市橋春菜・伊東 忍
    • 学会等名
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 貴金属イオンを組み込んだ人工金属酵素触媒の創製と選択的C-C結合形成反応への応用2018

    • 著者名/発表者名
      松尾徳紀・市橋春菜・藤枝伸宇・伊東 忍
    • 学会等名
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 選択的シクロプロパン化反応を触媒する人工金属酵素の創製2018

    • 著者名/発表者名
      松尾徳紀・市橋春菜・藤枝伸宇・伊東 忍
    • 学会等名
      第31回生物無機夏期セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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