進化分子工学を駆使した新規高機能金属酵素の開発

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K20535
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0501:物理化学、機能物性化学、有機化学、高分子、有機材料、生体分子化学およびその関連分野
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 加藤 俊介 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (60909125)
• 研究期間 (年度): 2021-08-30 – 2024-03-31
• キーワード: 人工金属酵素 / 進化分子工学 / 指向性進化法 / C-H結合官能基化 / 生体触媒 / ヘムタンパク質 / 金属ポルフィリノイド

研究成果の概要

本研究では、優れた触媒特性を発揮する新規高機能触媒を開発することを目的とし、非天然の遷移金属錯体をタンパク質に導入した人工金属酵素の構築と、指向性進化法を駆使した遺伝子工学的な改変を実施した。具体的には、ロジウム錯体、鉄コロール錯体、鉄ポルフィリン錯体を補因子とする人工金属酵素を構築し、指向性進化法による改変を実施した結果、C-H結合官能基化反応やニトリル合成反応に対して高い触媒活性を示す変異体の獲得に成功した。また、効率的な人工金属酵素の指向性進化を実現するために、新たなハイスループットスクリーニング法も確立している。以上のように、期間全体を通じて当初の予想を上回る大きな成果が得られた。

自由記述の分野

生物無機化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、非天然の遷移金属錯体をタンパク質に導入した人工金属酵素の構築と、指向性進化法を駆使した遺伝子工学的な改変を実施し、優れた触媒特性を発揮する新規高機能触媒の開発に成功した。持続可能な社会の実現にむけ、酵素や微生物などを用いた物質生産技術（バイオプロダクション）に注目が集まる昨今において、本研究成果はバイオプロダクションの有用性を拡張し、その社会実装の一助になることが期待される。