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2014 年度 実施状況報告書

生体触媒におけるメタン水酸化反応制御に寄与する触媒部位への電子伝達経路の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25630363
研究機関東京工業大学

研究代表者

宮地 輝光  東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (40452023)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードメタン水酸化反応 / 生体触媒 / 電子伝達 / 活性酸素
研究実績の概要

本研究はメタンからメタノールへの酸化反応に活性な銅含有メタン酸化酵素位における高酸化活性種生成の制御機構を明らかにするため、電子供与体ハイドロキノンから酵素分子内に複数存在する銅イオン結合部位から特定することで、酵素活性点である銅イオンへの電子伝達経路を明らかにすることを目的とした。
平成25年度に単核銅結合部位が細胞内の電子伝達系から活性点への電子伝達を仲介することを明らかにした。平成26年度は、電子スピン共鳴測定により,銅含有メタン酸化酵素に結合する銅イオンの酸化還元挙動を明らかにした。一方、銅含有メタン酸化酵素とその類縁タンパク質でメタン酸化反応に活性を示すアンモニア酸化酵素のアミノ酸配列を比較し、活性中心のアミノ酸側鎖の違いを明らかにした。さらに、アルカン酸化反応におけるアルコール位置・立体異性体への選択性を明らかにし、活性点へのアルカン配向性を推定することで、メタン酸化酵素とアルカン酸化酵素のアルカン配向性の違いを明らかにした。これら結果から、二核銅結合部位が銅含有メタン酸化酵素の触媒部位であることを明らかにした。すなわち、細胞膜内の電子伝達系から単核銅を経由し、二核銅へと電子が供与されていることがわかった。

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

平成25年度~平成26年度にかけて、目的としていた細胞膜内電子伝達物質から銅含有メタン酸化酵素活性点への電子伝達系を明らかにすることができたことから、現段階までおおむね順調に研究が進んでいる。

今後の研究の推進方策

タンパク質工学的手法によって銅含有メタン酸化酵素の銅結合部位を欠損させ、銅含有メタン酸化酵素の銅イオンの役割をより明確にする。そのため,遺伝子組換えによる銅含有メタン酸化酵素の調製方法を検討する。また,これまでに得られた研究結果を学術論文として発表する。

次年度使用額が生じた理由

平成26年度に、タンパク質分子への銅イオン配位状態を明らかにすることを目的に、酵素の電子スピン共鳴測定を行った。その結果、酵素へのアミノ酸側鎖置換を行うことで、銅イオンの配位状態を明らかにできることがわかった。この実験を遂行するために研究期間の延長が必要となり、同時に未使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

上記理由により必要となった酵素へのアミノ酸側鎖置換を平成27年度に行うこととし、この実験に必要となる試薬・器具の購入に未使用額を充てることとする。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2014

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] シトクロムP450BM-3のn -ペンタン・n -ヘキサンからアルコール位置・立体異性体への選択性に及ぼすパーフルオロアルカン酸の影響2014

    • 著者名/発表者名
      宮地輝光,中川聡矢,本倉 健,馬場俊秀
    • 学会等名
      第44回石油・石油化学討論会
    • 発表場所
      旭川グランドホテル
    • 年月日
      2014-10-16 – 2014-10-17
  • [学会発表] シトクロム P450BM-3の直鎖アルカンからアルコール異性体への選択性に及ぼす活性点近傍アミノ酸側鎖の影響2014

    • 著者名/発表者名
      宮地輝光・本倉健・馬場俊秀
    • 学会等名
      第114回触媒討論会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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