高次集積反応場効果にもとづく人工酵素系の設計

1993 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, 有機化学基礎研究センター, 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 九州大学, 有機化学基礎研究センター, 助教授 (90153056) ; 横野 照尚 九州大学, 工学部, 助教授 (10203887)
• キーワード: 人工酵素 / 人工レセプター / 二分子膜 / 疎水性ビタミンB_6 / 疎水性ビタミンB_<12> / DNA / シロクロファン / 集積反応場効果

研究概要

1.光学活性なヒスチジン残基を導入したペプチド脂質,疎水性ビタミンB_6,金属イオンからなる二分子膜型人工酵素により,alpha-ケト酸をalpha-アミノ酸に変換するトランスアミナーゼ型反応が立体選択的に進行することが明らかになった。
2.軸不斉性のビナフチル基を有するペプチド脂質を組み込んだ二分子膜型ビタミンB_6人工酵素は,グリシンとアルデヒド類からbeta-ヒドロキシアミノ酸を生成するアルドラーゼ型反応に対して,ジアステレオマー選択性ならびにエナンチオマー選択性を発現することを見い出した。
3.ビタミンB_<12>依存性のメチルマロニルCoAムターゼ型のモデル反応として,alpha-ケトエステルの異性化反応が疎水性ビタミンB_<12>を組み込んだ二分子膜系で効率よく進行することを見い出した。また,触媒活性発現機構についてコンピューター計算(分子力場計算,分子動力学計算)により検討し,立体因子の重要性を明らかにした。
4.疎水性ビタミンB_<12>を共有結合で固定化したペプチド脂質を用いた二分子膜型人工酵素により,alpha-メチレングルタル酸ムターゼの触媒機能の人工化に初めて成功した。
5.DNAを認識する人工レセプターとして,金属配位部位をもつインターカレータを開発し,金属イオンとの協同効果にもとづいたDNA切断活性が発現することを見い出した。
6.人工レセプターとしての「かご」型シクロファンを二分子膜中に組み込むことによって,ビタミンB_6人工酵素の基質である疎水性アミノ酸類に対する分子識別能の発現が認められた。
7.トランスアミナーゼ活性を有する二分子膜型ビタミンB_6人工酵素と,グルタミン酸ムターゼ活性を有する二分子膜型ビタミンB_<12>人工酵素間で連係機能の発現が可能であることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Y.Murakami: "Aggregation Behavior and Reactivity of Hydrophobic Vitamin B_<12>Covalently Bound to Lipid in Aqueous Media" Tetrahedron Letters. 34. 836-866 (1993)
• [文献書誌] Y.Murakami: "Supramolecular Effects and Molecular Discrimination by Macrocyclic Hosts Embedded in Synthetic Bilayer Membranes" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 90. 1140-1145 (1993)
• [文献書誌] Y.Murakami: "Molecular Recognition by Novel Cage‐type Azaparacyclophanes Bearing Chiral Binding Sites in Aqueous Media" Pure Applied Chemistry. 65. 551-556 (1993)
• [文献書誌] J.Kikuchi: "Stereoselective Synthesis of beta‐Phenylserine from Glycine and Benzaldehyde as Mediated by Catalytic Bilayer Membranes,Artificial Vitamin B_6‐dependent Enzymes" Chemistry Letters. 553-556 (1993)
• [文献書誌] Y.Murakami: "Enantioselective beta‐Replacement Reaction Mediated by Artificial Enzyme Composed of a Hydrophobic Vitamin B_6,Chiral Bilayer‐forming Lipids,and Copper(II)Ions" Chemistry Letters. 645-648 (1993)
• [文献書誌] Y.Murakami: "Preparation and Characterization of Novel Cage‐type Cyclophanes Having a Helically Twisted and Cylindrical Internal Cavity" Recl.Trav.Chim.Pays‐Bas. 112. 421-422 (1993)
• [文献書誌] K.Kano: "Chiral Recognition by Cyclic Oligosaccharides.Enantioselective Complexation of Binaphthyl Derivatives with Cyclodextrines" Supramolecular Chemisrty. 2‐3. 137-143 (1993)
• [文献書誌] 菊池純一: "マクロ環型人工レセプター-水中ならびに二分子膜中の分子認識能" 有機合成化学協会誌. 51. 842-850 (1993)
• [文献書誌] Y.Murakami: "Preparation and Characterization of a Water‐soluble Peptide Cyclophanes as a Cationic Host for Various Hydrophobic Guest Molecules" Tetrahedron Letters. 34. 7935-7938 (1993)
• [文献書誌] Y.Murakami: "Thermodynamic and Geometrical Characterization of Molecular recognition by Cage‐type and Peptide Azaparacyclophanes in Aqueous Media" Pure Applied Chemistry. 65. 2319-2324 (1993)
• [文献書誌] Y.Murakami: "beta‐Replacement Reaction in an Asymmetric Site Provided by an Artificial Enzyme Composed of a Hydrophobic Vitamin B_6 and Peptide Lipids" Chemistry Letters. 2093-2096 (1993)
• [文献書誌] Y.Murakami: "Enantioselective Aldolation Mediated by Functionalized Bilayer Membranes as Artificial Vitamin B_6‐dependent Enzymes" Chemistry Letters. 55-58 (1994)
• [文献書誌] J.Kikuchi: "Steroid Cyclophanes as Artificial Receptors Embedded in Synthetic Bilayer Membranes:Aggregation Behavior and Molecular Recognition" Recl.Trav.Chim.Pays‐Bas. (印刷中).
• [文献書誌] Y.Murakami: "Hybrid Molecular Assemblies in Combinations of a Synthetic Peptide Lipid with Macrocyclic Cyclophanes" Recl.Trav.Chim.Pays‐Bas. (印刷中).
• [文献書誌] Y.Murakami: "Enantioselective Discrimination by Cage‐type Cyclophanes Bearing Chiral Binding Sites in Aqueous Media" J.Am.Chem.Soc.(印刷中).
• [文献書誌] 高木誠: "情報と機能の最小単位" 高分子. 42. 49 (1993)
• [文献書誌] K.Tsukagishi: "Metal Ion‐Selective Adsorbent Pepared by Surface‐Imprinting Polymerization" Bull.Chem.Soc.Jpn.66. 114-120 (1993)
• [文献書誌] K.Nakano: "New Bifunctional Dialkyl Disulfide Reagent for the Fabrication of a Gold Surface with the Bioaffinity Ligand" Anal.Sci.9. 133-136 (1993)
• [文献書誌] H.Kido: "Preparation and Metal Extraction Behavior of Macrocyclic Complxing Agent Bearing Trifluoromethanesulfonamide Protonating Groups" Bull.Chem.Soc.Jon.66. 432-436 (1993)
• [文献書誌] H.Taira: "Electrode Modification by Long‐Chain,Dialkyl Disulfide Reagent Having Terminal Dinitrophenyl Group and Its Application to Impedimetric Immunosensors" Anal.Sci.9. 199-206 (1993)
• [文献書誌] 塚越一彦: "Surface Imprinting法で調製したCo(III)‐鋳型ミクロスフェアの金属イオン吸着特性とCo(III)‐鋳型効果" 高分子論文集. 50. 455-458 (1993)
• [文献書誌] 城戸浩胤: "界面鋳型重合法により合成したイオン交換樹脂の金属イオン錯生成挙動" 高分子論文集. 50. 403-410 (1993)
• [文献書誌] K.Nakano: "Surface Modificatiuon of Au Electrode with Double‐Stranded DNA for Application to DNA‐Related Bioaffinity Sensor" Proc.Electrochem.Soc.11. 423-434 (1993)
• [文献書誌] M.Tazaki: "Reaction of Naphtho‐1,8‐c,d‐1,2‐Dithiol with Terminal Acetylenes Under t‐Butoxide Catalysis" Sulfur Letters. 16. 215-219 (1993)
• [文献書誌] 井原敏博: "配列選択的にDNAを認識する分子" 化学. 48. 500-501 (1993)
• [文献書誌] M.Tazaki: "S‐S Bond Cleavage of Naphtho‐1,8‐c,d‐1,2‐Dithiol by Organomagnesium Reagents" Sulfur Letters. 16. 237-242 (1993)
• [文献書誌] M.Tazaki: "4,4‐Disubstituted1,2‐Dithiolanes as Simple Models for Emzyme‐Bound Lipoic Acid" J.Chem.Soc.,Chem.Commun. 印刷中
• [文献書誌] S.Takenaka: "Synthesis and Characterization of Novel Tris‐Intercalators Having Potentially Two Different DNA Binding Modes" Supramol.Chem.2. 41-46 (1993)
• [文献書誌] M.Maeda: "Modification of DNA with Poly (N-isopropylacrylamide)for Thremally Induced Affinity Separation" Reactive Polym.21. 27-35 (1993)
• [文献書誌] Y.Sakai: "Effect of the Poly(oxyethylene)Chain Length of Ionic Surfactants on the Extraction of Alkali Metal Ions" Bull.Chem.Soc.Jpn.66. 3107-3110 (1993)
• [文献書誌] 高木誠: "21世紀に化学が進む道" 化学. 48. 56-57 (1993)
• [文献書誌] 村上幸人: "新生化学実験講座 第13巻バイオテクノロジー「金属酵素類似化合物」" 東京化学同人, 14 (1993)
• [文献書誌] 村上幸人: "モレキュラー・キラリティー(化学増刊123)「キラリティーを識別する人工酵素」" 化学同人, 8 (1993)
• [文献書誌] 高木誠: "分離化学ハンドブック" 共立出版, 713 (1993)