Development of heme proteins capturing artificial metal complexes for its applications

开发捕获人造金属复合物的血红素蛋白及其应用

• 批准号: 21J15614
• 负责人: 榊原 えりか
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J15614/
• 关键词: ヘム蛋白質; 合成金属錯体; ポルフィリン; バイオ触媒

合成金属錯体としてテトラフェニルポルフィリン錯体（TPP錯体）を捕捉させたヘム蛋白質HasA（TPP-HasA）を用いて、位置立体選択的な触媒反応の実現を試みた。HasAの錯体結合部位の近傍に位置するバリン残基に変異導入すると、結晶構造中で基質の配位サイトが確保された状態でTPP錯体を捕捉可能であることが明らかとなった。そこで、TPP-HasA変異体の結晶をそのまま触媒として用いたスチレンのシクロプロパン化反応を実施したものの、エナンチオ選択性は発現しなかった。この変異体の反応空間は、基質の配向を制御するためには広すぎるために選択性が発現しなかったと予想し、リシン残基への追加の変異導入を行ったところ、最大16% eeのエナンチオ選択性でスチレンのシクロプロパン化反応に成功した。X線結晶構造解析から、新たに設計したTPP-HasAの変異体は、よりタイトなパッキング構造をとっていることが明らかとなり、反応空間の制御が選択性の向上に寄与したことを支持する結果を得た。また、他の研究室との共同研究として、ヘテロ原子を骨格に含むポルフィリン錯体（オキサポルフィリンコバルト錯体）を捕捉したHasAが緑膿菌の増殖を効果的に抑制することを明らかにした。ポルフィリンの骨格と緑膿菌の増殖抑制効果の関係性を明らかにすべく、各種測定にも意欲的に取り組んだ。さらに、緑膿菌のヘム獲得機構を逆手に取った殺菌手法の開発に向けた一歩として、緑膿菌の内膜ヘムトランスポーター（PhuUV）の発現も試みた。当研究室で一般的に用いているバクテリアを宿主とした発現系では、PhuUVの発現は確認できなかったため、コムギ由来の無細胞発現系の利用をしたところ、PhuUVの発現に成功した。相互作用解析によって、無細胞発現系で発現したPhuUVが複合体を形成していることを強く示唆する結果も得た。

The synthesis of metal complexes (TPP complexes) and the capture of protein HasA (TPP-HasA) were studied. The position of the ligand binding site of HasA was changed from one residue to another, and the coordination state of the matrix was ensured in the crystal structure. The TPP ligand could be captured. TPP-HasA heterogenous crystallization is a catalyst for the formation of a crystalline system. The maximum 16% ee of the total selectivity of the mutant was successfully introduced into the system. X-ray crystal structure analysis, new design, TPP-HasA, structure analysis, anti-space control, selection, and support. In addition, other research teams have been working together to capture and inhibit the growth of Pseudomonas aeruginosa The relationship between the growth inhibition effect of Pseudomonas aeruginosa and the bone structure of Pseudomonas aeruginosa was investigated. In addition, the development of Pseudomonas aeruginosa in vitro (PhuUV) was studied. The discovery of PhuUV was confirmed when the general use of PhuUV in the laboratory was successful in the development of a cell-free development system. Interaction analysis, cell-free discovery system, PhuUV complex formation, and strong demonstration results

项目成果

A Heme‐Acquisition Protein Reconstructed with a Cobalt 5‐Oxaporphyrinium Cation and Its Growth‐Inhibition Activity Toward Multidrug‐Resistant Pseudomonas aeruginosa

用 5-氧代卟啉钴阳离子重建的血红素获取蛋白及其对多重耐药铜绿假单胞菌的生长抑制活性

• DOI: 10.1002/anie.202112456
• 发表时间: 2022
• 期刊: Angewandte Chemie International Edition
• 作者: Takiguchi Asahi;Sakakibara Erika;Sugimoto Hiroshi;Shoji Osami;Shinokubo Hiroshi
• 通讯作者: Shinokubo Hiroshi

Tetraphenylporphyrin Enters the Ring: First Example of a Complex between Highly Bulky Porphyrins and a Protein**

四苯基卟啉进入环：高体积卟啉和蛋白质之间的复合物的第一个例子**

• DOI: 10.1002/cbic.202200095
• 发表时间: 2022
• 期刊: ChemBioChem
• 影响因子: 3.2
• 作者: Shisaka Yuma;Sakakibara Erika;Suzuki Kazuto;Stanfield Joshua Kyle;Onoda Hiroki;Ueda Garyo;Hatano Miu;Sugimoto Hiroshi;Shoji Osami
• 通讯作者: Shoji Osami