アルカンから第一級アルコールを高選択的に生成する酵素触媒の創生

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06913
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 宮地 輝光 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (40452023)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 資源有効利用 / 酵素 / 反応場設計 / 直鎖アルカン変換反応 / 第一級アルコール合成

研究成果の概要

〈触媒部位近傍の官能基導入〉と〈反応場の空間サイズの制御〉を反応場設計指針にした酵素シトクロムP450BM-3の触媒部位近傍アミノ酸側鎖の置換を行い、直鎖アルカンから第一級アルコールを合成する酵素の創生をめざした。第一級アルコール選択性が置換するアミノ酸側鎖の分子サイズに依存することを明らかにし、この依存性に基づいて触媒部位近傍に２つのトリプトファンを導入した。その結果、直鎖アルカン酸化反応において最大51%の第一級アルコール選択性を示す酵素を創出した。

自由記述の分野

生体触媒化学・生物物理化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、直鎖アルカンから選択的に第一級アルコールを合成するバイオ触媒開発における〈触媒部位近傍の官能基導入〉と〈反応場の空間サイズの制御〉を指針とした酵素反応場設計の有効性を示したことに学術的意義がある。この酵素設計指針とノウハウは、天然ガス成分である炭素数４以下の直鎖アルカンを室温条件で第一級アルコール（1-ブタノール、1-プロパノール、エタノール、メタノール）へ変換するバイオ触媒開発にも応用可能であり、２１世紀の物質社会に不可欠な省エネルギー・低環境負荷の天然ガス有効利用技術への展開が期待できる。