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2010 年度 実績報告書

酵素の基質誤認識を利用するバイオ触媒の創成

研究課題

研究課題/領域番号 21685018
研究機関名古屋大学

研究代表者

荘司 長三  名古屋大学, 理学研究科, 助教 (90379587)

キーワード蛋白質 / 酵素反応 / バイオテクノロジー / 生体機能利用 / シトクロムP450
研究概要

平成22年度は、デコイ分子(本来の基質に構造を似せた擬似基質)を利用することにより進行する非天然基質の一酸素原子添加反応が、過酸化水素駆動型のシトクロムP450_<spα>に対しても適用可能であることを明らかとすると共に、シトクロムP450_<spα>がデコイ分子としてイブプロフェンを取り込んだ結晶構造解析に成功した。R体のイブプロフェンをデコイ分子として用いると、スチレンのエポキシ化反応の立体選択性が89%eeにまで達する。一方で、S体のイブプロフェンは、R体とは反対のエナンチオマーを優先的に与えることを見出した。すなわち、デコイ分子のキラリティーが生成物の立体選択性に大きく影響する反応系を確立した。また、過酸化水素駆動型以外のシトクロムP450にもデコイ分子を用いるシステムが適用できることをシトクロムP450 BM3を用いることで証明した。シトクロムP450BM3に対して直鎖カルボン酸のすべての水素がフッ素に置換されたパーフルオロカルボン酸をデコイ分子として反応系に添加すると、野生型のシトクロムP450BM3がプロパンやブタンなどのガス状アルカンの水酸化反応を触媒することを明らかとした。さらに、プロパンやブタンの水酸化反応活性が、添加するデコイ分子の鎖長により大きく変化することを見出すとともに、プロパンの水酸化では炭素数が10のパーフルオロデカン酸が最大の活性を与えることを明らかとした。ブタンの水酸化では、炭素数が一つ少ないパーフルオロノナン酸を添加した時に最大の活性を与えた。これらのことから、対象とする基質に対して最適なデコイ分子を取り込ませることで、シトクロムP450BM3のガス状アルカンの触媒活性を制御可能であることを明らかとした。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (5件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Design of H_2O_2-Dependent Oxidation Catalyzed by Hemoproteins2011

    • 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] Non-covalent modification of the active site of cytochrome P450 for inverting the stereoselectivity of monooxygenation2011

    • 著者名/発表者名
      T.Fujishiro, O.Shoji, Y.Watanabe
    • 雑誌名

      Tetrahedron Lett.

      巻: 52 ページ: 395-397

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Understanding Substrate Misrecognition of Hydrogen Peroxide-Dependent Cytochrome P450 from Bacillus Subtilis2010

    • 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 ページ: 1331-1339

    • 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 formation2010

    • 著者名/発表者名
      O.Shoji, C.Wiese, T.Fujishiro, C.Shirataki, B.Wnsch, Y.Watanabe
    • 雑誌名

      J.Biol.Inorg.Chem.

      巻: 15 ページ: 1109-1115

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Use of Perfluoro Carboxylic Acids to Trick Cytochrome P450BM3 into Initiating Hydroxylation of Gaseous Alkanes

    • 著者名/発表者名
      N.Kawakami, O.Shoji, Y.Watanabe
    • 雑誌名

      Angew.Chem.Int.Ed.

      巻: (印刷中 未定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Design of Heme Proteins for Future Application

    • 著者名/発表者名
      H.Nakajima, O.Shoji, Y.Watanabe
    • 雑誌名

      Catalysis Surveys from Asia

      巻: (印刷中 未定)

    • 査読あり
  • [学会発表] シトクロムP450SPαの結晶構造解析と基質類似分子の取り込みにより進行する酸化反応特性2011

    • 著者名/発表者名
      荘司長三、藤城貴史、木本洋、杉本宏、永野真吾、城宜嗣、渡辺芳人
    • 学会等名
      日本化学会第91春季年会(2011)
    • 発表場所
      (日本化学会第91春季年会(2011)講演予稿集)
    • 年月日
      2011-03-11
  • [学会発表] シトクロムP450の基質認識トリックを利用するガス状アルカンの水酸化反応2010

    • 著者名/発表者名
      荘司長三
    • 学会等名
      第1回統合物質シンポジウム
    • 発表場所
      京都大学化学研究所(京都府宇治市)
    • 年月日
      20101203-20101204
  • [学会発表] 細菌由来シトクロムP450による飽和炭化水素の水酸化反応2010

    • 著者名/発表者名
      荘司長三、川上了史、藤城貴史、杉本宏、永野真吾、城宜嗣、渡辺芳人
    • 学会等名
      第60回錯体化学討論会
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪府大阪市)
    • 年月日
      20100927-20100930
  • [学会発表] シトクロムP450のデコイ基質を利用する基質特異性変換2010

    • 著者名/発表者名
      荘司長三、藤城貴史、田中翔太、川上了史、杉本宏、永野真吾、城宜嗣、渡辺芳人
    • 学会等名
      第4回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • 年月日
      20100924-20100926
  • [学会発表] シトクロムP450の基質特異性変換と反応制御2010

    • 著者名/発表者名
      荘司長三、藤城貴史、田中翔太、杉本宏、永野真吾、城宜嗣、渡辺芳人
    • 学会等名
      第37回 生体分子科学討論会
    • 発表場所
      山口大学 吉田キャンパス(山口県山口市)
    • 年月日
      20100618-20100619
  • [備考]

    • URL

      http://bioinorg.chem.nagoya-u.ac.jp/

  • [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
      国立大学法人名古屋大学
    • 産業財産権番号
      特許:特願2010-164828
    • 出願年月日
      2010-07-22

URL: 

公開日: 2012-07-19  

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