高次集積反応場効果にもとづく人工酵素系の設計

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02102006
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 村上 幸人 九州大学, 工学部, 教授 (30037717)
• 研究分担者: 高木 誠 九州大学, 工学部, 教授 (90037739) ; 菊池 純一 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (90153056) ; 横野 照尚 九州大学, 工学部, 助教授 (10203887)
• キーワード: 人工レセプタ- / 人工酵素 / 疎水性ビタミンB_6 / 疎水性ビタミンB_<12> / シクロファン / 二分子膜 / DNA / 分子認識

研究概要

1.「inducedーfit」型包接機能をもつ「タコ」形シクロファン2種類「lockーandーkey」型包接機能をもつ「かご」型シクロファン2種類を新たに合成することに成功した。さらに、DNAに対する人工レセプタ-として、ビオロ-ゲンをリンカ-部にもつビスインタ-カレ-タを新たに合成した。
2.「かご」型シクロファンはゲスト分子の形状および特性にもとづいた分子認識能を発現することを見出した。この分子認識挙動を、分子設計支援・分子構造解析システムを用いたコンピュ-タ計算(分子力場計算,分子動力学計算)により検討し、形状認識効果および静電的効果の重要性を明らかにした。さらに、リンカ-部として可逆的な電子受容体であるビオロ-ゲンとインタ-カレ-ション部として、2つのアクリジン残基をもつ人工レセプタ-がDNAに対して顕著な認識能を示すことを明らかにした。
3.「タコ」形シクロファンは合成ペプチド脂質と二分子膜型ハイブリッド分子集合体を形成し、有効な人工レセプタ-として機能することを見出した。
4.合成ペプチド脂質、疎水性ピリドキサ-ル誘導体、金属イオンから構成されるビタミンB_6人工酵素を用いて、アミノ酸のβー置換反応を基質選択的・立体選択的に進行させることが可能になった。また、アルドラ-ゼ反応によるβーヒドロキシアミノ酸の合成反応にも本触媒系が有効であることを見出した。
5.合成二分子膜に非共有結合的に疎水性ビタミンB_<12>を固定化した人工酵素を用い、アミノ酸の骨格変換を司どるグルタミン酸ムタ-ゼのモデル化に成功した。さらに、この反応機構について検討し、酵素と類似の機構で反応が進行することを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Yukito Murakami: "Hydrophobic Vitamin B_<12>.Part9.An Artificial Holoenzyme Composed of Hydrophobic Vitamin B_<12> and Synthetic Bilayer Membrane for Carbon-skeleton Rearrangements" Journal of the Cemical Society,Perkin Transactions 2. 405-416 (1991)
• [文献書誌] 村上 幸人: "二分子膜型人工酸素の開発" 九州産業技術. 13号. 3-10 (1991)
• [文献書誌] Yukito Murakami: "Hydrogen Source in the Photochemical Cobalt-Carbon Cleavage of Hydrophobic Vitamin B_<12> Derivatives in Hydrophobic Microenvironments" Chemistry Letters. 977-980 (1991)
• [文献書誌] 村上 幸人: "超分子化学と人工酵素" 科学と工業. 65. 250-264 (1991)
• [文献書誌] Yukito Murakami: "Hydrophobic Vitamin B_<12>.X.Steric Effect in Electrochemical Carbon-skeleton Rearrangement Catalyzed by Hydrophobic Vitamin B_<12> in Nonaqueous Media" Journal of the Coordination Chemistry. 23. 77-89 (1991)
• [文献書誌] Yukito Murakami: "Novel Cage-type Azaparacyclophane Bearing Chiral Binding Sites" Journal of the Chemical Society,Chemical Communications. 23. 950-952 (1991)
• [文献書誌] 村上 幸人: "ビタミンB_6およびB_<12>に類似の触媒機能をもつ二分子膜型人工酵素" 組織培養. 17. 298-303 (1991)
• [文献書誌] 村上 幸人: "二分子膜型ビタミンB_6人工酵素によるアミノ酸合成" バイオインダストリ-. 8. 637-642 (1991)
• [文献書誌] Yukito Murakami: "Molecular Recognition by a Cationic Cage-type Host Bearing Chiral Binding Sites" Chemistry Letters. 1595-1598 (1991)
• [文献書誌] Yukito Murakami: "Specific Cage Effects Provided by Kyuphane on Guest Recognition in Aqueous Media" Chemistry Letters. 1657-1660 (1991)
• [文献書誌] Yukito Murakami: "Catalytic Functions of Artificial Enzyme Composed of Simple Vitamin B_<12> Model and Synthetic Bilayer Membrance" Bulletin of the Chemical Society of Japan. 64. 2744-2750 (1991)
• [文献書誌] Jun-ichi Kikuchi: "Molecular Recognition by Steroid Cyclophane in Aqueous Solution and Synthetic Bilayer Membrane" Chemistry Letters. 1807-1810 (1991)
• [文献書誌] Yukito Murakami: "Syntheses of Macrocyclic Enzyme Models.8.Conformational Mobility and Molecular Recognition by the Internal Cage of Kyuphane" Journal of the American Chemical Society. 113. 8229-8242 (1991)
• [文献書誌] Yoshio Hisaeda: "Absolute Configurations of Iron(III) Complexes of an Enterobactin Model,a Hexapus Cyclophane with Catechol Segments" Chemistry Letters. 2139-2142 (1991)
• [文献書誌] Yukito Murakami: "Discrimination of Steroid Hormones by Novel Cage-type Azacyclophanes Bearing Chiral Binding Sites" Chemistry Letters. 497-500 (1992)
• [文献書誌] Yukito Murakami: "Bioorganic Chemistry Frontiers Vol.2" Springer-Verlag (Berlin), 40 (1991)
• [文献書誌] Yukito Murakami: "Frontiers in Supramolecular Organic Chemistry and Photochemistry" VCH Verlagsgesellschaft mbH (Weinheim), 22 (1991)
• [文献書誌] 村上 幸人: "ハイブリッドプロセスによる有用物質生産(化学増刊119号)" 化学同人(京都), 12 (1991)
• [文献書誌] Yukito Murakami: "Inclusion Compounds Vol.4" Oxford University Press (New York), 31 (1991)
• [文献書誌] 村上 幸人: "医療のための新しい材料ー生体機能性材料の新展開ー" クバプロ(東京), 15 (1991)
• [文献書誌] 村上 幸人: "実験化学講座27.生物有機" 丸善(東京), 41 (1991)