Expanded rational design and construction of artificial metalloenzyme for a protein scaffold with hydrophobic cavity

疏水腔蛋白支架人工金属酶的扩展合理设计与构建

基本信息

批准号：
20KK0315
负责人：
大洞光司
金额：
$ 8.99万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021 至 2023
项目状态：
已结题

项目摘要

研究者のグループで実験に従事し、疎水性空孔タンパク質の独自技術を習得することで研究の飛躍的な加速が期待される。触媒反応の高活性・高選択性の制御は現在の低分子モデル錯体のみを用いた錯体化学や分子触媒の化学では達成困難であり、金属酵素で巧みに用いられているタンパク質マトリクス(反応場)の寄与の重要性が示唆されている。しかし、タンパク質から構成される反応場を自在に設計・改変して活性種を制御し、目的の機能を発揮する人工金属酵素を創出した例は非常に限定的であり活性の高いRh等の貴金属を使った数例が報告されているに過ぎない。基課題を含めた本研究では、より安価な金属であるMnやFeで、タンパク質の反応場を精密に制御し、困難な反応を立体・位置選択的に進行させる点で非常に大きな意義がある。本国際共同研究では、基課題において開発する人工金属酵素の設計、調製手法を、海外共同研究者独自の疎水性空孔タンパク質に適用し、新しい高活性・高選択的な人工金属酵素の開発に取り組み、飛躍的な発展を狙う。本年度は、日本側で人工金属酵素の金属錯体の調製を実施し、それを渡航先であるオランダに持ち込み、予備的な実験を実施した。残念ながら有意な活性を示さなかったが、今後の人工金属酵素設計に向けた方針を決めることができた。また受け入れ先の海外共同研究者やそのグループメンバーと綿密なディスカッションを行い、来年度以降の渡航に向けた準備も行った。

通过与一群研究人员进行实验，并获得疏水空缺蛋白的独特技术，可以预期研究将大大加速。通过仅使用低分子量模型复合物来控制当今复杂的化学和分子催化剂化学，很难控制催化反应的高活性和高选择性，这表明在金属酶中熟练使用蛋白质基质（反应场）的贡献的重要性。但是，人造金属酶的例子非常有限，可以自由设计和修改由蛋白质组成的反应场，以控制活性物种并执行其所需的功能，并且只有少数使用贵重金属（例如RH）报道了高度活性的贵金属。这项包括基本问题在内的研究具有重要意义，因为它精确地控制了蛋白质与较低的金属MN和FE的反应场，并允许难以反应来进行立体和区域选择性。在这项国际联合研究中，我们应用了在基本任务中开发的人工金属酶的设计和制备方法，用于疏水孔蛋白，海外合作者将致力于开发新的高度活跃，高度选择性的人工金属酶，旨在促进戏剧性开发。今年，我们在日本一侧进行了人造金属酶的金属配合物，将它们带到了我们的目的地，荷兰，并进行了初步实验。不幸的是，它没有显示出重大的活动，但是可以决定人造金属酶设计的未来政策。我们还与主持人与海外合作者及其小组成员进行了详细的讨论，并准备前往明年及以后的旅行。