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Terminal hydroxylation by cytochrome P450s induced by dummy substrates

虚拟底物诱导的细胞色素 P450 的末端羟基化

基本信息

批准号：
21K05271
负责人：
有安真也
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Nagoya University
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 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本計画では、シトクロムP450に擬似基質を添加して、化学的に反応性の低い末端の1級炭素に選択的に水酸基を導入する技術の創製を目指して研究を行っている。昨年度の検討により、これまで擬似基質を用いた反応システムで最も研究が行われてきた巨大菌由来の長鎖脂肪酸水酸化酵素P450BM3や、その類縁酵素（CYP102シリーズ）では、いずれの擬似基質でもプロパン水酸化において、目的とする末端1級炭素の水酸化率は10%以下であったのに対し、自然界で長鎖脂肪酸の末端を水酸化しているCYP153の一種CYP153A33を用いたところ約80%の選択率で末端1級炭素水酸化が可能であることを明らかにした。本成果を受けて、2022年度は、申請計画通り、CYP153A33に適した擬似基質の探索を行った。これまでにP450BM3用に開発した200種類ほどの擬似基質のうち、末端がフッ素分子で修飾されているデコイ分子、約30種類をCYP153A33に添加し、申請者が開発した微小高圧反応装置を用いたプロパン水酸化を検討した。その結果、いずれのデコイ分子においても、目的とした末端1級炭素選択的水酸化能を示し、その比率は擬似基質の構造に関わらず、80%前後であった。このことは、本反応における位置選択性が擬似基質よりもCYP153A33が持つ、細長い基質ポケットの形状に依存していることを示している。また、P450BM3においては、フッ素修飾した擬似基質よりも、修飾がない一般的な炭素-水素結合で構成された擬似基質の方が、その合成の容易さ、市販のビルディングブロックの多様さから、構造最適化が行いやすく、フッ素修飾擬似基質よりも高活性を示していることから、CYP153A33においても、非フッ素修飾擬似基質の適用を試みたが、予期に反して、プロパン等の水酸化活性はほとんど示さないことを明らかにした。

In this project, we will conduct research on the addition of P450-like matrix, chemical reaction, and introduction of hydroxyl groups into the lower carbon chain. The long-chain fatty acid hydrase P450 BM 3 and other enzymes from giant bacteria were studied in the last year's research on the use of pseudo-matrix in the study.(CYP102) In the middle of the simulated matrix, the acidification rate of terminal 1 carbon is less than 10%. In nature, the terminal 1 carbon acidification rate of CYP 153 A33 is about 80%. The results of this study were reviewed, and the application plan for CYP153A33 was approved in 2022. The applicant has developed more than 200 species of P450BM3-based pseudo-matrix molecules, terminal modification molecules, and about 30 species of CYP153A33-based additives. The applicant has developed more than 200 species of P450BM3-based micro-high pressure reaction devices. The results show that the ratio of water acidification energy of the end 1 carbon is related to the structure of the simulated matrix, about 80%. The position selectivity of the substrate is similar to that of CYP 153 A33, and the shape of the substrate depends on the position of the substrate. P450BM3 is modified by a single molecule, a single molecule. It is clear that the application of non-phenolic modified pseudo-substrates will be tested carefully, and the water acidification activity of flavonoids and other substances will be improved as expected.