公募研究
本年度は当該研究の最終年度であるので、前年度に作成した人工金属酵素の触媒活性の評価において得られた結果をフィードバックし、より高機能な人工金属酵素を設計し、実際にその調製および評価を実施した。反応場にはヘムタンパク質であるミオグロビンを用いて、ヘムタンパク質補因子置換法(再構成法)に基づき、ヘムを除去したアポタンパク質に人工補因子であるマンガンポルフィセンを挿入したものを基盤にして進めた。特にタンパク質側の変異による高機能化を狙い、分子動力学計算を利用した変異体設計と遺伝子工学的手法による変異導入を実施した。効率的なサンプルの調製を意識して、ストレップタグII付きのミオグロビン変異体を発現し、ストレプトタクチンカラムにより精製した。ヘムのマンガンポスフィセンの置換により得られた人工金属酵素については吸収スペクトルや質量分析を行い、同定した。過酸化水素駆動によるエチルベンゼンを基質とした水酸化触媒活性（触媒回転数）をガスクロマトグラフィー法（GC）により定量し、キラルカラムを用いて生成物の立体選択性を評価した。変異を導入する前は14%であった立体選択性が大幅に向上し、分子動力学計算を用いた設計の有用性が明らかになった。興味深いことに、実施した20のサンプルに対して計算と実験結果の相関を確かめるため、横軸に予測値、縦軸に実験値をプロットしたところ、良い相関が観測され、本手法による人工金属酵素の論理的な設計の可能性が確認された。さらに本設計手法は立体選択性だけでなく、触媒活性や位置選択性の向上にも応用できると期待される。
27年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2016 2015 その他
すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (1件)
Dalton Trans.
巻: 45 ページ: 3277-3284
10.1039/C5DT04109K
Inorg. Chem.
巻: 55 ページ: 1287-1295
10.1021/acs.inorgchem.5b02598
Chem. Asian J.
巻: 11 ページ: 1036-1042
10.1002/asia.201501415
Chem. Commun.
巻: 51 ページ: 1138-1140
10.1039/C5CC02680F
http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~hayashiken/index.html
