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2014 年度 実施状況報告書

自然界の安全な酸化・還元剤およびCO2を用いた酵素による酸化還元反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25410189
研究機関東京工業大学

研究代表者

松田 知子  東京工業大学, 生命理工学研究科, 准教授 (10319494)

研究分担者 山中 理央  姫路獨協大学, 薬学部, 講師 (40454764)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードグリーンケミストリー
研究実績の概要

Geotrichum candidum NBRC4597由来のアセトフェノン還元酵素(GcAPRD)による不斉還元反応の研究を行った。本酵素は、広い基質特異性、特異的に高い立体選択性、高い有機溶媒耐性及び熱安定性から環境低負荷を目指した工業利用に適していると考えられる。さらに、本酵素が属するMedium chain dehydrogenases/reductases(MDR) superfamilyの触媒残基や金属イオン結合残基等に関しては、立体構造を用いた様々な解析が報告されている。一方、MDRが持つ立体選択性や基質特異性を詳細に解析した例は無い。そのため、GcAPRDの構造解析及びそれに伴う新規な高機能化法の開発が、MDRの工業応用の幅を拡大すると期待される。本研究では、ホモロジーモデルを用い、野性型及び変異型APRDの立体選択性及び基質特異性の解析、活性部位近位または遠位残基の置換による高機能化、および、立体構造を決定を行った。
さらに、Fusarium sp. NBRC109816由来のBaeyer-Villiger酸化酵素(BVMO)による酸化反応の研究を行った。これまでに、本菌体は、アセトンや環状ケトンのBV酸化反応も触媒することを見出してきた。しかし、菌体反応は水中のみの反応であるため、疎水性基質の反応は効率が悪いことが難点であった。また、Fusarium sp. NBRC109816によるBVMOの誘導には時間がかかることや、本菌体内に存在する他酵素によりBV酸化生成物が加水分解を受けてしまうことも問題であった。本研究では、疎水性基質の反応の効率向上と、Fusarium sp. NBRC109816由来のBVMOの大腸菌を用いた発現系の構築を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

酸化反応の担当者と還元反応の担当者が、ともに、研究計画に沿って研究を行っており、ほぼ順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

今年度中に得た結果にもとずいて、来年度の研究計画の詳細を各担当者と決定し、今後、予定されている研究を進めて行く予定である。

次年度使用額が生じた理由

今年度中に進行する予定の計画のごく一部が、他の部分の研究において予想以上の成功により詳細な解析を行ったため、次年度に延びたため。

次年度使用額の使用計画

前年度中に行う研究計画を実行する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Crystallization and preliminary crystallographic analysis of acetophenone reductase from Geotrichum candidum NBRC 45972015

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugiyama, M. Senda, T. Senda, T. Matsuda
    • 雑誌名

      Acta Crystallogr.

      巻: F71 ページ: 320-323

    • DOI

      10.1107/S2053230X15002265

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Selective synthesis of cinnamyl alcohol by cyanobacterial photobiocatalysts2015

    • 著者名/発表者名
      R. Yamanaka, K. Nakamura, M. Murakami, A. Murakami
    • 雑誌名

      Tetrahedron Lett.

      巻: 56 ページ: 1089-1091

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2015.01.092

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structural analysis of Geotrichum candidum alcohol dehydrogenase with excellent enantioselectivity2014

    • 著者名/発表者名
      杉山陽祐,千田美紀,千田俊哉, 松田知子
    • 雑誌名

      Photon Factory Activity Report

      巻: XXX ページ: 31

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 二酸化炭素を有効利用する酵素反応の制御2014

    • 著者名/発表者名
      松田知子
    • 雑誌名

      化学工学

      巻: 78 ページ: 471-472

  • [学会発表] Structural Analysis and Site Directed Mutagenesis of Acetophenone Reductase (APRD) from Geotrichum candidum NBRC 45972015

    • 著者名/発表者名
      SUGIYAMA, Yosuke; KOESOEMA, Afifa Ayu; HOSHINO, Tomoyasu; MATSUDA, Tomoko; SCHRITT, Dimitri; YAMASHITA, Kazuo; STANDLEY, Daron M; SENDA, Miki; SENDA, Toshiya
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会(2015)
    • 発表場所
      日本大学理工学部 船橋キャンパス
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] Enhance lipase-catalyzed transesterification using liquid carbon dioxide - a green and practical approach2015

    • 著者名/発表者名
      HOANG, Nam Hai; MATSUDA, Tomoko
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会(2015)
    • 発表場所
      日本大学理工学部 船橋キャンパス
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] Liquid Carbon Dioxide as an Effective Solvent for immobilized Candida antartica Lipase B Catalyzed Transesterification2014

    • 著者名/発表者名
      Nam-Hai Hoang, Tomoko Matsuda
    • 学会等名
      Active Enzyme Molecule 2014
    • 発表場所
      Toyama International Conference Center
    • 年月日
      2014-12-17 – 2014-12-19
  • [学会発表] Fusarium sp.NBRC109816 による環状ケトンの Baeyer-Villiger 酸化反応の開発2014

    • 著者名/発表者名
      ムハマド・マウラナ・イフサン、蛭川絢南、河口のぞみ、増田彩花、福井秀介、 田邉知史、松田知子、北山隆
    • 学会等名
      日本農芸化学会関東支部 2014 年度支部大会
    • 発表場所
      埼玉大学
    • 年月日
      2014-10-18 – 2014-10-18
  • [学会発表] 二酸化炭素が有効利用できる酵素を触媒とする有機合成法の開発2014

    • 著者名/発表者名
      松田 知子
    • 学会等名
      GIC平成26年度総会および特別講演会(第37回研修セミナー)
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 東北センター
    • 年月日
      2014-04-23 – 2014-04-23
    • 招待講演

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公開日: 2016-05-27  

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