分子インプリント法を利用した酵素基質特異性の改変

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13875150
• 研究種目: 萌芽的研究
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 後藤 雅宏 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (10211921)
• 研究分担者: 上江洲 一也 北九州市立大学, 国際環境工学部, 助教授 (40253497)
• キーワード: 酵素反応 / 有機溶媒 / 界面活性剤 / 酵素複合体 / 生物工学 / 分子インプリント / タンパク質 / バイオテクノロジー

研究概要

酵素は生体が作り出す高度に機能化されたタンパク質の一種であり、生体内で特定の反応を、非常に高い選択性で触媒する。酵素が本来有しているこの厳密な基質特異性を、人為的に変える手段と成り得るのがインプリント法である。本法の原理は、基質アナローグを鋳型分子として、酵素の活性部位にその型を記憶させるというシンプルな発想に基づいている。本研究では具体的に、界面活性剤被覆リパーゼによる2-オクタノールの光学分割をモデル系として、インプリント法によるエナンチオ選択性の向上を試みた。
本研究ではアルコール基質が基質阻害を起こすことに着目し、2-オクタノール自身を鋳型分子として検討を行った。2-オクタノールと界面活性剤をアセトンに溶解した後、酵素水溶液に混合するという新しい手法により、被覆酵素の調製を行った。その結果、アセトン/緩衝液の混合比が1/9(v/v)で、リパーゼに対する鋳型基質のモル比が200倍以上になると鋳型効果が発現した。さらに、鋳型基質とリパーゼの接触の度合いが高いと鋳型効果が発現しやすくなることが明らかとなった。反応溶媒であるイソオクタンに、2-オクタノールは均一に溶解する。そこで、2-オクタノールを過剰に含むイソオクタン中にリパーゼを分散し温置することで、一旦、鋳型基質とリパーゼの複合体を形成させ、これを回収して被覆リパーゼを調製することを試みた。
その結果、界面活性剤で被覆したリパーゼに大きな鋳型効果が発現した。この結果は、リパーゼの鋳型効果の発現には、界面活性剤による被覆が有効であることを示している。

研究成果

• [文献書誌] Tsutomu ONO, Masahiro.GOTO: "Catalytic oxidation of o-phenylendiamine by cytochrome cencapsulated in reversed micelles"J. Mol. Catal. B : Enzymatic. 11. 955-959 (2001)
• [文献書誌] Shinya.OKAZAKI, Masahiro GOTO: "Preparation and Catalytic Performance of Surfactant-Manganese Peroxidase-Mnll Ternary Comple in Organic Media"Enzyme and Microbial Technology. 28. 329-332 (2001)
• [文献書誌] Masahiro GOTO, Shintaro FURUSAKI: "Chataritic performance of Lignine Peroxidase Alip-P3 in reversed Micelles"Biochemical Engineering J. Vol.8, No.2. 129-134 (2001)
• [文献書誌] Junji Michizoe, Masahiro GOTO: "Catalytic Activity of Laccase Hosted in Reversed Micelles"J. Bioscience and Bioeng. Vol.92, No.1. 67-71 (2001)
• [文献書誌] 迫口明浩, 後藤雅宏: "有機溶媒中で高活性を発現する界面活性剤-スブチリシン複合体の調製とその反応特性"化学工学論文集. 第27巻、第1号. 57-62 (2001)
• [文献書誌] Masdahiro GOTO, Shintaro FURUSAKI: "ACS Symposium Series 785:Oxidative Delignification Chemistry, Chapter13"One-Electron Oxidation Activity of Dendritic Porphyrin in Nonaqueous Media. 8 (2001)