| 研究課題/領域番号 |
24225004
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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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)
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| 研究期間 (年度) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| キーワード | シトクロムP450 / 酸化反応 / ヘム蛋白質 / ガス状アルカン / 不斉酸化反応 / 金属錯体 / 過酸化水素 / 長鎖脂肪酸 |
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| 研究概要 |
平成２４年度は、通常は長鎖脂肪酸の水酸化反応を触媒する野生型シトクロムP450BM3に、デコイ分子（本来の基質に構造を似せた疑似基質）としてパーフルオロアルキルカルボン酸を取り込ませ、ガス状アルカンを加圧下（5気圧）で供給することにより、プロパンとエタンの一級炭素の水酸化を達成した。また、加圧下の反応では、水酸化反応の効率を示すカップリング効率が大幅に改善されることを合わせて明らかにした。過酸化水素駆動型シトクロムP450に関しては、長鎖脂肪酸を水酸化するシトクロムP450SPαに対して、デコイ分子として解熱鎮痛剤のイブプロフェンなどの不斉炭素を有するデコイ分子を用いると、スチレンのエポキシ化反応のエナンチオ選択制を制御でき、R体のイブプロフェンを取り込ませると、S配置のスチレンオキシドが選択的に得られることを見出した。(R)-イブプロフェンを取り込ませたシトクロムP450SPαの結晶構造解析に成功し、デコイ分子の構造と生成物のエナンチオ選択制の関連を明らかにした。シトクロムP450のヘム置換法の開発では、シトクロムP450BM3を鉄制限培地で培養することにより、ヘムの無いアポシトクロムP450BM3を過剰発現させることが可能で、このアポシトクロムP450BM3を発現させた大腸菌を超音波で破砕する段階で合成金属錯体を添加すると、容易に再構成シトクロムP450BM3を作成できる新規再構成手法を開発した。本手法は、ヘムを取り除く操作を含まないため、様々な再構成シトクロムP450を作成可能と考えている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
「研究の目的」で目標の一つとして掲げたシトクロムP450BM3によるエタンガスの水酸化反応を研究初年度に達成することができた。また、シトクロムP450の水酸化活性の向上に取り組む過程で、ヘム蛋白質の新規再構成法を開発することに成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
エタンの水酸化反応を達成したが、その反応活性は低く毎時40回転であった。シトクロムP450BM3によるガス状アルカンの水酸化反応活性を向上させるためには、第二世代のデコイ分子の開発が不可欠と考えており、長鎖脂肪酸の水素をフッ素に置換したパーフルオロアルキルカルボン酸を基本骨格とする様々なデコイ分子を合成し、スクリーニングによりエタンガスを高効率に水酸化可能なデコイ分子を探索する。さらに、新たに開発したシトクロムP450BM3のヘムを置換する手法を駆使して、より高活性な高酸化活性種を生成可能な人工金属酵素を作成して、メタンの水酸化が可能なバイオ触媒系の開発へと繋げる。
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