実用化に向けた酸素添加酵素の分子設計

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19105004
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 渡辺 芳人 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 教授 (10201245)
• 連携研究者: 中島 洋 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (00283151) ; 永野 真吾 鳥取大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60286440)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2011
• キーワード: 生物無機化学 / ヘム蛋白質

研究概要

好熱菌由来の耐熱・耐久性に優れたシトクロムc、あるいは酸化基質として過酸化水素を利用できるシトクロムP450を基盤タンパク質に用い、アミノ酸置換や本来の基質に似せた「疑似基質」を用いることよって、タンパク質の活性中心を合目的的に機能改変することに成功した。創出した人工酵素は、これまでの人工酵素にはなかった耐熱性、触媒活性を示し、実用化に向けた酸素添加酵素の本格的なプロトタイプとなり得るものとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Construction of Biocatalysts Using the Myoglobin Scaffold for the Synthesis of Indigo from Indole (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Xu, O. Shoji, T. Fujishiro, T. Ohki, T. Ueno, Y. Watanabe
  • 雑誌名: Catalysis Science & Technology 巻: 2 ページ: 739-744
  • DOI: DOI:10.1039/C2CY00427E
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein Photoconductors and Photodiodes (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokita, Y. Goto, S. Yamada, T. Luo, H. Nakajima, Y. Watanabe
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 50 ページ: 11663-11666
  • DOI: DOI:10.1002/anie.201103341
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytochrome c552 from Thermus Thermophilus Engineered for Facile Substitution of Prosthetic Group (2011)
  • 著者名/発表者名: Sk. Md. Ibrahim, H. Nakajima, K. Ramanathan, N. Takatani, T. Ohta, Y. Naruta, Y. Watanabe
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 50(45) ページ: 9826-9835
  • DOI: DOI:10.1021/bi201048e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure of H2O2-dependent Cytochrome P450SPαwith its Bound Fatty Acid Substrate : Insight into the Regioselective Hydroxylation of Fatty Acids at theαPosition (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Fujishiro, O. Shoji, S. Nagano, H. Sugimoto, Y. Shiro, Y. Watanabe
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 286 ページ: 29941-29950
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M111.245225
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of Perfluoro Carboxylic Acids Trick Cytochrome P450BM3 into Initiating Hydroxylation of Gaseous Alkanes (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Kawakami, O. Shoji, Y. Watanabe
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 50 ページ: 5315-5318
  • DOI: DOI:10.1002/anie.201007975
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of H2O2-Dependent Oxidation Catalyzed by Hemoproteins (2011)
  • 著者名/発表者名: O. Shoji, Y. Watanabe
  • 雑誌名: Metallomics 巻: 3 ページ: 379-388
  • DOI: DOI:10.1039/c0mt00090f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Design of Heme Proteins for Future Application (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Nakajima, O. Shoji, Y. Watanabe
  • 雑誌名: Catalysis Surveys from Asia 巻: 15 ページ: 134-143
  • DOI: DOI:10.1007/s10563-011-9117-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-covalent Modification of the Active Site of Cytochrome P450 for Inverting the Stereoselectivity of Monooxygenation (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Fujishiro, O. Shoji, Y. Watanabe
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 巻: 52,(3) ページ: 395-397
  • DOI: DOI:10.1016/j.tetlet.2010.11.048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Understanding Substrate Misrecognition of Hydrogen Peroxide-Dependent Cytochrome P450 from Bacillus Subtilis (2010)
  • 著者名/発表者名: O. Shoji, T. Fujishiro, S. Nagano, S. Tanaka, T. Hirose, Y. Shiro, Y. Watanabe
  • 雑誌名: J. Biol. Inorg. Chem. 巻: 15,(8) ページ: 1331-1339
  • DOI: DOI:10.1007/s00775-010-0692-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aromatic C-H bond Hydroxylation by P450 Peroxygenases : A Facile Colorimetric Assay for Monooxygenation Activities of Enzymes Based on the Russig's Blue Formation (2010)
  • 著者名/発表者名: O. Shoji, C. Wiese, T. Fujishiro, C. Shirataki, B. Wunsch, Y. Watanabe
  • 雑誌名: J. Biol. Inorg. Chem. 巻: 15,(7) ページ: 1109-1115
  • DOI: DOI:10.1007/s00775-010-0671-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rational Engineering of Thermus Thermophilus Cytochrome c552 to a Thermally Tolerant Artificial Peroxidase (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Nakajima, K. Ramanathan, N. Kawaba, Y. Watanabe
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 39 ページ: 3105-3114
  • DOI: DOI:10.1039/B924365H
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engineering of Thermus Thermophilus Cytochrome c552 : Thermally Tolerant Artificial Peroxidase (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Nakajima, Y. Ichikawa, Y. Satake, N. Takatani, S. K. Manna, J. Rajbongshi, S. Mazumdar, Y. Watanabe
  • 雑誌名: ChemBioChem. 巻: 9 ページ: 2954-2957
  • DOI: DOI:10.1002/cbic.200800599
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of Intermolecular electron Transfer in the Photoexcited Zn-Substituted Cytochrome c : Theoretical and Experimental Perspective (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokita, J. Shimura, H. Nakajima, Y. Gotoh, Y. Watanabe
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 130 ページ: 5302-5310
  • DOI: DOI:10.1021/ja711324t
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reactivities of Oxo and Peroxo Intermediates Studied by Hemoprotein Mutants (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe, H. Nakajima, T. Ueno
  • 雑誌名: Acc. Chem. Res. 巻: 40 ページ: 554-562
  • DOI: DOI:10.1021/ar600046a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incorporation of Phebox Rhodium Complex into apo-Myoglobin Affords Stable Organometallic Protein Showing Unprecedented Arrangement of the Complex in the Cavity (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Satake, S. Abe, S. Okazaki, N. Ban, T. Hikage, T. Ueno, H. Nakajima, A. Suzuki, T. Yamane, H. Nishiyama, Y. Watanabe
  • 雑誌名: Organometallics. 巻: 26 ページ: 4904-4908
  • DOI: DOI:10.1021/om700471a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and Structure Analysis of Artificial Metalloproteins : Selective Coordination of His64 to Copper Complexes with Square-Planar Structure in the Apo-Myoglobin Scaffold (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, T. Ueno, P. Reddy, S. Okazaki, T. Hikage, A. Suzuki, T. Yamane, H. Nakajima, Y. Watanabe
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 46 ページ: 5137-5139
  • DOI: DOI:10.1021/ic070289m
  • 査読あり
• [学会発表] Construction of Metalloenzymes : Catalysts Embedded in Proteins (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe
  • 学会等名: Green & Sustainable Chemistry for Next Generation-The 5th GCOE International Symposium "Catalysis as the Basis for the Innovation in Materials Science" The 1st International Symposium of Graduate School of Chemical Sciences and Engineering
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 20120221-22
• [学会発表] Peroxide Dependent Monooxygenation Catalyzed by Cytochromes P450 (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe, O. Shoji, N. Kawakami, T. Fujishiro
  • 学会等名: 3rd Asian Conference onCoordination Chemistry
  • 発表場所: New Delhi, India
  • 年月日: 20111017-20
• [学会発表] Four Approaches for the Construction of Metalloenzymes (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe
  • 学会等名: ICBIC15
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 20110807-12
• [学会発表] Coordination Chemistry in Protein Cages (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe
  • 学会等名: The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies(Pacifichem)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 20101215-20
• [学会発表] Hydrogen Peroxide-Dependent Cytochrome P450 (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe
  • 学会等名: The 5th Asian Bioinorganic Chemistry Conference(AsBIC-V)
  • 発表場所: Kaohsiung, Taiwan
  • 年月日: 20101101-05
• [学会発表] Molecular Design of Catalytic reactions in Proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe
  • 学会等名: 6th Tokyo Conference and Advanced Catalytic Science and Technology & 5th Asai Pcific Congress on Catalysis(TOCAT6/APCAT5)
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 20100718-23
• [学会発表] Construction of Organometalloenzymes (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe
  • 学会等名: 5th International Symposium on Bioorganometallic Chemistry(ISBOMC5)
  • 発表場所: Bochum, Germany
  • 年月日: 20100705-09
• [学会発表] Coordination Chemistry in Protein Cages (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe
  • 学会等名: 10th European Biological Inorganic Chemistry Conference(Eurobic10)
  • 発表場所: Thessaloniki, Greece
  • 年月日: 20100622-26
• [学会発表] Inorganic Chemistry in Proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe
  • 学会等名: Symposium on Modern Trends in Inorganic Chemistry :(MTIC XIII)
  • 発表場所: Bangalore, India
  • 年月日: 20091207-10
• [学会発表] Hydrogen Peroxide-Dependent Cytochrome P450 from Bacillus Subtilis(P450BSβ) (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe
  • 学会等名: Symposium on Advanced Biological Inorganic Chemistry(SABIC-2009)
  • 発表場所: Mumbai, India
  • 年月日: 20091104-07
• [学会発表] Coordination Chemistry in Protein Cages : Construction of Metalloproteins (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe
  • 学会等名: 2nd Asian Conference on Coordination Chemistry(2nd ACCC 2009)
  • 発表場所: Nanjing, China
  • 年月日: 20091101-04
• [学会発表] Construction of Organometalloproteins : A New Approach for Bioinorganic Chemistry (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe
  • 学会等名: 13th International Conference on Inorganic Biological Chemistry(ICBIC 13)
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 20070715-20
• [図書] 「P450による酸素活性化機構と基質の酸素化機構」、P450の分子生物学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺芳人、荘司長三
  • 総ページ数: 60-77
  • 出版者: 講談社サイエンティフィク
• [図書] ヘム酵素の創成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺芳人、荘司長三
  • 総ページ数: 6-12
  • 出版者: 酵素工学ニュース
• [図書] “蛋白質が提供するナノ空間”ナノ空間材料の創製と応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺芳人、安部聡、上野隆史
  • 総ページ数: 72-79
  • 出版者: フロンティア出版
• [図書] “蛋白空間錯体hybrid.”配位空間の化学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺芳人、上野隆史
  • 総ページ数: 301-311
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 「酵素反応の速度と反応機構」、触媒便覧第4章 (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡辺芳人、中島洋
  • 総ページ数: 47-52
  • 出版者: 講談社サイエンティフィック
• [図書] 好熱菌由来タンパク質を化学の視点で利用する (2008)
  • 著者名/発表者名: 中島洋、渡辺芳人
  • 総ページ数: 43-49
  • 出版者: 学術月報
• [図書] 有機金属酵素創製の試み (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡辺芳人
  • 総ページ数: 158-164
  • 出版者: Organo Metallic NEWS
• [備考]
  • URL: http://bioinorg.chem.nagoya-u.ac.jp/
• [産業財産権] ヘム蛋白質のヘム置換法 (2012)
  • 発明者名: 渡辺芳人、荘司長三、川上了史
  • 権利者名: 名古屋大学
  • 産業財産権番号: 特許、61/610,112
  • 出願年月日: 2012-03-13
  • 外国
• [産業財産権] 不活性炭化水素の水酸化方法およびダミー分子 (2010)
  • 発明者名: 渡辺芳人、荘司長三、川上了史
  • 権利者名: 名古屋大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-164828
  • 出願年月日: 2010-07-22