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近年、生体触媒の酸化反応プロセスへの応用が注目されている。酸化反応には一般に高温・高圧が要求され、反応の制御が困難であると同時に爆発性を伴うため、これを常温・常圧で効率よく行うことが可能なバイオプロセスに変換する意義は極めて大きい。本研究では、Pseudomonas putida由来の可溶性タンパク質からなるP450システム(以下、P450camシステム)をモデルとして、大腸菌を細胞触媒として用いる超高効率なバイオ酸化プロセスの構築について検討している。本年度は、P450camシステムの触媒反応プロセスに必須の3つのタンパク質成分のうち、補酵素NADHから供給される電子を媒介するプチダレドキシン(Pdx)をタンパク質工学的手法で安定化することにより、グリセロールデヒドロゲナーゼによる補酵素(NADH)再生系と共役させたP450camシステムの触媒効率の向上ならびに安定化前に比べ約2倍の基質変換効率を達成した。この結果は、複数のタンパク質間相互作用が必要な酵素触媒プロセスにおいて、鍵となるタンパク質間相互作用の強化により、細胞触媒全体の触媒効率を向上できることを示している。また、非共有結合的相互作用に基づく機能強化について、鋳型となるタンパク質を選定し、その組換えプラスミドの調製を完了した。さらに、脂溶性且つ極性を有する基質変換のためのイオン液体-水二相系の構築に向け、水と混和しないイオン液体を合成し、上述の細胞触媒による基質酸化反応の進行を確認した。さらに、P450camシステムとの比較検討のために、触媒反応プロセスに必要な酸化還元部位を同一タンパク質中に有するBacillus megaterium由来のP450-BM3についても遺伝子クローニング、タンパク質発現ならびに触媒活性の確認まで完了した。
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