Development of Highly Selective and Efficient Enzymatic Degradation Catalysis by Immobilizing Protocatechuate 3,4-Dioxygenase in Mesoporous Silica

通过在介孔二氧化硅中固定原儿茶酸 3,4-双加氧酶开发高选择性和高效的酶降解催化

基本信息

  • 批准号:
    20K05506
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.83万
  • 依托单位:
  • 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:
    2021-02-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this research, an enzyme will be immobilized inside the chemically modified mesoporous silica to enhance both its stability and reactivity. The enzyme of interest in this work is protocatechuate 3,4-dioxygenase, which can selectively cleave a strong C-C bond of catechol aromatic rings.In year 2021 and 2022, preparation of mesoporous silica and modification of its surface using silane coupling agent were achieved. As a choice of mesoporous silica, SBA-15 was synthesized, instead of MCM-41. This was due to the fact that (1) the protocol of its synthesis was well-established in the Ogura lab, the group where this research was carried out, (2) SBA-15 has a similar pore structure as MCM-41 with controlled pore size, and (3) SBA-15 is known to possess high SiOH density on its surface, which allows the easy surface modification to tune the immobilization interactions between its surface and target enzymes.The SBA-15 prepared in three different average pore sizes of 8 nm, 10 nm, and 12 nm were subjected to surface modification by silane coupling to obtain the modified SBA-15, m-SBA-15.To prove the stabilizing effect of the unstable enzyme via immobilization into mesoporous silica, a more commonly and widely used enzyme compared to protocatechuate 3,4-dioxygenase, lipase, was immobilized first into m-SBA-15. As a result, the increase in stability of lipase was successfully observed through immobilization into m-SBA-15. Moreover, methods to measure its enzymatic activity and quantification of active lipase were established, and optimized pore size for immobilization was explored.
在这项研究中,将一种酶固定在经过化学修饰的介孔二氧化硅中,以提高其稳定性和反应活性。本文研究的酶是原儿茶酸3,4-双加氧酶,它可以选择性地裂解邻苯二酚芳香环上的一个很强的C-C键。2021年和2022年,我们制备了介孔二氧化硅,并用硅烷偶联剂对其表面进行了改性。作为介孔二氧化硅的选择,合成了SBA-15而不是MCM-41。这是因为(1)SBA-15的合成方案在进行本研究的小组Ogura实验室已经很好地建立了,(2)SBA-15具有与MCM-41相似的孔结构,具有可控的孔径,以及(3)SBA-15的表面具有高的SiOH密度,这使得表面修饰可以容易地调节其表面与目标酶之间的固定化相互作用。M-SBA-15是一种比原儿茶酸3,4-双加氧酶更常用的酶,为了证明固定化该不稳定酶在介孔二氧化硅中的稳定作用,首先将脂肪酶固定化到m-SBA-15中。结果表明,通过固定化m-SBA-15可以提高脂肪酶的稳定性。此外,还建立了其酶活力的测定方法和活性脂肪酶的定量方法,并探索了固定化的最佳孔径。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Introducing research presentation session to four-day intensive practical course at the University of Tokyo
在东京大学为期四天的强化实践课程中引入研究报告会
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yuki Nakamura;Mayumi Hori;and Moritoshi Sato
  • 通讯作者:
    and Moritoshi Sato
第29回ゼオライト夏の学校参加報告
第29届沸石暑期学校参与报告
  • DOI:
    10.20731/zeoraito.40.1.34
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sugimoto Kota;Mori Io;Kato Takanari;Yasui Koji;Xu Ban;Tan Choon Hong;Odagi Minami;Nagasawa Kazuo;中村 優希
  • 通讯作者:
    中村 優希
“Journey to Develop Highly Selective Catalytic Reactions via Difficult Bond Transformations ~From Homogeneous to Heterogeneous Catalysis~”
“通过困难的键转变开发高选择性催化反应的旅程〜从均相催化到多相催化〜”
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    今井友美子;水野佐映;坂井健男;森 裕二;吉田 楽人・長野 倫・村田 竜一・松原 誠二郎・浅野 圭佑・浦口 大輔;Yuki Nakamura
  • 通讯作者:
    Yuki Nakamura
“Synthesis of zeolite@MOF core-shell particle as the adsorbent for 1,3-butadiene”
“沸石@MOF核壳颗粒作为1,3-丁二烯吸附剂的合成”
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chuang Liu;Yuki Nakamura;Takahiko Moteki;and Masaru Ogura
  • 通讯作者:
    and Masaru Ogura
“Synthesis of zeolite@MOF composite as an adsorbent for 1,3-butadiene”
“沸石@MOF复合材料作为1,3-丁二烯吸附剂的合成”
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chuang Liu;Yuki Nakamura;Takahiko Moteki;and Masaru Ogura
  • 通讯作者:
    and Masaru Ogura
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Anraku;M.;et al;Tate,S.;國安 明彦;Shin-ichi Tate;村木 一徳;楯 真一;國安 明彦;楯 真一;國安明彦;楯 真一;國安 明彦;Tate,S;村木 一徳;國安 明彦;楯 真一;中村 優希;楯 真一;楯 真一;楯 真一;竹内 彩;宮下由里奈;楯 真一;橋本愛美;Tate,S.;玉利 裕;橋本愛美;野坂佳加;楯 真一;楯 真一;Tate,S;楯 真一;Tate,S;S.Tate;S.Tate;楯 真一
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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    0
  • 作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2012
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    0
  • 作者:
    Anraku;M.;et al;Tate,S.;國安 明彦;Shin-ichi Tate;村木 一徳;楯 真一;國安 明彦;楯 真一;國安明彦;楯 真一;國安 明彦;Tate,S;村木 一徳;國安 明彦;楯 真一;中村 優希;楯 真一;楯 真一;楯 真一;竹内 彩;宮下由里奈;楯 真一;橋本愛美;Tate,S.;玉利 裕;橋本愛美;野坂佳加;楯 真一;楯 真一
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    楯 真一

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    2400768
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    $ 2.83万
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  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 2.83万
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    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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