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本研究では、タンパク質マトリクスを活用して、新たな多核金属中心を有する高機能生体触媒の創製を目指している。高機能タンパク質を多数開発するために、第一配位圏の合理的な分子設計に基づいた変異タンパク質の機能解析を行うとともに、金属タンパク質に焦点を絞った進化工学的な手法を駆使し、高機能タンパク質を迅速に探索するための新規方法論の開発に取り組んだ。
本年度は、昨年度に引き続き、第一配位圏の変異体を調製し、その機能解析を行うとともに、これらの変異体を用いてコンビナトリアルな手法適用への予備的な検討を行った。この過程で、照準としたタンパク質マトリクスである鉄2核中心を有するヘムエリスリンに類似のDcrH-Hrタンパク質の構造的な特徴である酸素結合部位の空孔の機能について明らかにした。具体的は、DcrH-Hrにおける酸素結合に関する速度論的な解析及び二核Fe中心の酸化状態を各種分光測定により調べた。その結果、この空孔が及ぼす効果によって、酸素親和性が10倍以上増大すること、また、Fe^<II>Fe^<III>の混合原子価状態が安定化する機能的な特徴を有していることを見出した。また、この安定化されたオキソ/ヒドロキソ架橋鉄二核構造をヘムエリスリン類のタンパク質としては、初めて混合原子価状態の単離とそのX線結構構造解析に成功し、その分子レベルでの機能解明に成功した。
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