2013 Fiscal Year Annual Research Report
計算化学的ミューテーションによる酵素の反応制御と設計
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12J05081
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
土井富 一城 九州大学, 先導物質化学研究所, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | 酵素 / 密度汎関数法 / 変異型酵素 / QM/MM / ヒドロゲナーゼ |
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| Research Abstract |
生体内の様々な化学反応は、多くの場合、活性中心に金属を含む酵素によって触媒されている。酵素は高い基質特異性を持っているので、ミューテーションや金属の置換によって触媒する分子を制御する研究が盛んに行われている。しかし、酵素反応は非常に短命な中間体を含んでおり、反応経路の予測や活性中心近傍に存在する金属イオン、アミノ酸残基の機能の解析が難しいことも多く、酵素の改変を行うための知見は多くない。そこで、理論計算による反応経路の解析が広く行われている。本研究では理論計算による変異酵素の反応制御と設計について研究を行い、効率的な変異酵素を予見する。研究対象はジオールデヒドラターゼによるグリセロール脱水反応である。昨年、我々がこの酵素反応の機構を明らかにした。また、実験により不活性化しにくい変異型が発見されていたが、変異型が不活性化しにくい理由が未解明であった。我々は変異型が不活性化しにくい原因について検討を行い、不活性化を抑制する原因を詳細に解析した。この結果は論文にまとめ投稿準備中である。さらに、当初の予定にはなかった小江らによる[NiRu]ヒドロゲナーゼモデル錯体による水素酸化反応の反応機構の解析を行い、NiとRuの役割を明らかにした。この結果は[NiFe]ヒドロゲナーゼの反応機構を理解する助けとなると期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、変異型酵素の解析まで順調に進行している。変異型が不活性化を抑制する理由は理解できた。しかし、さらに不活性化を抑制された変異型は見つけることができなかった。また、当初の予定にはなかった錯体の計算も良い結果を与えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で酵素反応の定性的な理解をしてきた。今後、計算ミューテーションを用いた定量的な反応解析に挑戦する。対象としてジオールデヒドラターゼによる1,2-プロパンジオールの脱水反応を用いる。また、この方法を他の酵素にも応用する予定である。さらに、錯体の研究についても継続して行う。
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