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金属もフラボ蛋白質も含まない酵素によるCO2からギ酸への還元反応機構の解明

通过不含金属或黄素蛋白的酶阐明 CO2 还原为甲酸的反应机制

基本信息

批准号：
21K05087
负责人：
松原康郎
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Osaka Metropolitan University (2022)Osaka City University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

近年、地球の表面温度上昇に伴う気候変動が社会に与える影響が問題となっており、2023年3月にまとめられた気候変動に関する政府間パネル(IPCC)の報告書では、これまでの二酸化炭素(CO2)の累積排出量の削減が急務であるとまとめられている。その対策として、最近ではCO2の回収及び貯留(CCS)が現実的な方法として実施され始めているが、地中への貯留容量は限られているため、最終処分方法としては将来的に問題となることが考えられる。CO2の液体もしくは固体有価物への変換反応は、このような最終処分方法の原理として有用であるだけでなく、炭素資源の社会的な循環を生み出す種となるという点でも重要である。本研究課題では、CO2を液体有価物であるギ酸へと変換する数多くの反応の中でも、「電子を伝達する人工的な分子」が酵母candida boidinii中に存在する「金属を含まないギ酸脱水素酵素」(CbFDH)と協同してCO2をギ酸に還元する反応について、計算化学的な観点から注目している。この様な反応は、もちろん「金属を含む酵素」でも報告されているが、「金属を含まない酵素」においては、これらの反応の原理があらわになっているはずであると考えたからである。2022年度は、前年度に引き続き、酵素CbFDHの反応中心における1電子還元されたメチルビオロゲン分子の電子構造を密度汎関数法レベルで検討することに加え、ギ酸生成反応過程におけるメタダイナミクスの評価にむけた方法論の検討を行った。

In recent years, the Earth's surface temperature rise is accompanied by climate change and social impact problems. March 2023, the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) report, the reduction of cumulative emissions of carbon dioxide (CO2) is urgent. There are still many strategies and measures to implement CO2 recovery and carbon sequestration (CCS). Recently, practical methods have been implemented, underground storage capacity has been limited, and the final disposal method will be considered for future problems. The principle of CO2 liquid and solid phase transformation and final disposal method is useful, and the social cycle of carbon resources is important. This research topic focuses on the interaction between CO2 and liquid organic compounds, artificial molecules for electron transfer, and metal-containing acid dehydratase (CbFDH) in yeast candida boidinii. The principle of "metal containing enzyme" is reported in the paper. In 2022, we will conduct a review of the methodology for the evaluation of the metabolic reaction process of citric acid generation in the previous year, including a density-based general correlation numerical method to analyze the electronic structure of the molecular molecule that is the electronic redox center of the enzyme CbFDH.