分子インプリント法を利用した酵素基質特異性の改変

利用分子印迹方法修饰酶底物特异性

基本信息

批准号：
13875150
负责人：
後藤雅宏
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、バイオインプリントの手法によって、酵素本来の特異性を人為的にどの程度まで模倣可能であるかを明確にすることを目的とした。界面分子インプリント法により調製した人工酵素がどの程度天然の酵素と類似した触媒機能を有するかを検討した。まず最初に、認識部位を構築する機能性モノマーがポリマー表面に固定化できているかを評価した。界面分子インプリント法は、認識部位をポリマー表面に構築し基質との反応速度を向上させる手法である。認識部位構築にはエマルション油水界面への機能性モノマーの配向性を利用している。そこで新たに合成した界面配向性の高い機能性モノマー(長鎖イミダゾール誘導体)と配向性の低い機能性モノマーを用い人工酵素ポリマーを調製した。その結果、界面配向性の高い機能性モノマーほど、触媒活性が高いことが確認された。これは界面配向性の高い機能性分子を利用すれば、ポリマー表面への固定化が有利であることを示唆している。さらに、人工酵素ポリマーの速度論解析を行った。その結果、基質をインプリントした人工酵素はインプリントしなかった酵素に比べ触媒速度がはるかに大きいことが確認された。しかしながら、基質の取り込みに関しては2種の酵素で大きな差はみられなかった。人工酵素の認識部位に基質の取り込みを促進させる相互作用をいかに付与するかが今後の課題である。最後に、基質選択性の検討をおこなった結果、アミノ酸エステルの芳香環の有無が認識され、選択的に触媒可能であった。今後、認識部位に基質と多点相互作用するインプリント酵素を調製することで、不斉認識能を有する人工酵素の構築が期待できる。

本研究的目的是阐明使用生物印迹技术在多大程度上可以人工模仿酶的固有特异性。我们研究了通过界面分子印迹制备的人工酶在多大程度上具有与天然酶相似的催化功能。首先，我们评估了构建识别位点的功能单体是否可以固定在聚合物表面。界面分子印迹是一种在聚合物表面构建识别位点以提高与基材的反应速率的方法。功能单体向乳液油-水界面的定向用于构建识别位点。因此，我们使用新合成的高界面取向功能单体（长链咪唑衍生物）和低取向功能单体制备了人工酶聚合物。结果证实，具有较高界面取向的功能单体具有较高的催化活性。这表明通过使用具有高界面取向的功能分子在聚合物表面上的固定化是有利的。此外，我们对人工酶聚合物进行了动力学分析。结果证实，带有底物印迹的人工酶比没有印迹的酶具有更高的催化速率。然而，两种酶在底物吸收方面没有观察到显着差异。未来的挑战是如何赋予人工酶的识别位点促进底物吸收的相互作用。最后，通过检查底物选择性，可以识别氨基酸酯中是否存在芳香环，并且可以进行选择性催化。未来，我们有望通过制备在其识别位点与底物具有多点相互作用的印迹酶来构建具有不对称识别能力的人工酶。