2014 Fiscal Year Annual Research Report
生体触媒の基質誤認識を利用する不活性炭化水素への酸素原子挿入反応触媒系の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Molecule Activation Directed toward Straightforward Synthesis |
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| Project/Area Number |
25105724
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
荘司 長三 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (90379587)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | シトクロムP450 / 生体触媒 / 炭化水素 / 酸化反応 / 疑似基質 / ベンゼン / エタン / 基質誤認識 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
P450BM3は，巨大菌由来の長鎖脂肪酸水酸化酵素で，炭素数が16前後の長鎖脂肪酸のアルキル鎖末端部分を水酸化する．P450BM3の酸化活性種生成反応では，長鎖脂肪酸の取り込みが反応を開始するトリガーになっていて，長鎖脂肪酸と構造が大きく異なる基質の場合には酸化反応は進行しない．長鎖脂肪酸の末端を含めたすべての水素原子がフッ素原子に置換されたパーフルオロアルキルカルボン酸を疑似基質（デコイ分子）として，P450BM3に取り込ませると，エタンやプロパンなどのガス状アルカンやベンゼンやトルエンなどの長鎖脂肪酸とは構造が大きく異なる基質を酸化できることを報告した．しかしながら，長鎖脂肪酸の水酸化活性と比較すると疑似基質を用いるガス状アルカンなどの水酸化活性は低く，P450BM3の高い触媒活性を十分に引き出すことはできていなかった．そこで，パーフルオロアルキルカルボン酸のカルボキシル基をアミノ酸で修飾した第二世代のデコイ分子を合成し，プロパンの酸化活性を調べた．パーフルオロアルキルカルボン酸のカルボキシル基をアミノ酸で修飾するだけで，活性が大幅に向上し，パーフルオロノナン酸をロイシンで修飾したPFC9-L-Leuをデコイ分子としてエタンの水酸化を試みたところ，毎分45回転でエタンを水酸化できることを明らかにした．さらに，PFC9-L-Trpを取り込んだP450BM3の結晶構造解析にも成功し，PFC9-L-Trpが長鎖脂肪酸と同様に基質結合部位に結合し，パーフルオロアルキル鎖は，活性部位には届いていないことなど，デコイ分子を利用する反応系の反応機構の解明に重要な情報を多く得ることができた．修飾するアミノ酸の側鎖構造の違いにより，酸化活性が大きく変化することから，デコイ分子の構造をさらに最適化することにより，長鎖脂肪酸と同等の酸化活性まで非天然基質の酸化活性を強化できると考えている．
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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