機能性電子メディエータによる生体触媒の活性化と二酸化炭素のカルボキシ化

功能电子介体激活生物催化剂和二氧化碳羧化

基本信息

批准号：
19J23723
负责人：
片桐毅之
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Osaka City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2021年度は特別研究員DC1の最終年度である。昨年度、申請者はコロイド状金属微粒子がNADH再生系の有用な触媒であることを世界で初めて見出している。今年度は、NAD+依存酵素であるリンゴ酸酵素(脱炭酸)を用い、可視光をエネルギー源とする有機分子への二酸化炭素導入系の構築に取り組んだ。まず、親水性高分子で分散させたコロイド状ロジウム微粒子および光増感剤による可視光をエネルギー源とするNADH再生系の構築を試みた。親水性高分子であるポリビニルピロリドンで分散したコロイド状ロジウム微粒子は、亜鉛ポルフィリンなどの光増感剤と複合化させることにより、可視光をエネルギー源とする位置選択的NAD+還元の触媒となることを見出した。この系では、従来課題となっていた酵素不活性なNADH異性体やNAD二量体は生成されず、親水性高分子で分散したロジウム微粒子が酵素活性を有する1,4-NADHだけの再生に有効な触媒であることを明らかにした。また、金属表面上でのNADH再生機構を提案した。次にこのNADH再生系をリンゴ酸酵素に適用した結果、ピルビン酸への二酸化炭素固定と還元に基づくリンゴ酸が生成し、可視光をエネルギー源とする有機分子への二酸化炭素導入系構築に成功した。このように特別研究員DC1申請時の最終目標である、可視光をエネルギー源として用いた酵素触媒による二酸化炭素をカルボキシ基として有機分子へ導入する反応系構築を達成できたと言える。また、これらの成果を基に学術論文を執筆・投稿し計3報受理・掲載された(研究代表者を単独筆頭著者、受入研究者を責任著者)。

2021将是特别研究研究员DC1的最后一年。去年，申请人在世界上首次发现胶体金属颗粒是NADH再生系统的有用催化剂。今年，我们在有机分子中构建了二氧化碳转移系统的构建，这些分子使用可见光作为雄性酸酶（脱碳）（一种NAD+依赖性酶）。首先，我们尝试使用可见光的光作为能源来构建NADH再生系统，该系统通过胶体恒河颗粒与亲水性聚合物和光敏剂的分散。已经发现，分散在亲水性聚合物聚乙烯基吡咯烷酮中的胶体菱形颗粒与光敏剂（如锌卟啉）相吻合，以使用可见光作为能量源形成区域性选择性NAD+还原的催化剂。该系统已被证明对过去一直是问题的酶不活跃的NADH异构体和NAD二聚体的再生有效，而在亲水性聚合物中分散的硫颗粒细颗粒仅是1,4-NADH的有效催化剂，它具有1,4-NADH，具有酶活性。我们还提出了金属表面上的NADH再生机制。接下来，将此NADH再生系统应用于苹果酶，并基于二氧化碳固定和丙酮酸碳的还原生产苹果酸，并成功地构建了该系统，以将二氧化碳将二氧化碳引入有机分子中，以可见光作为能源作为能源。可以说，可以说，实现了DC1申请DC1时的最终目标，即构建一种反应系统，在该反应系统中，使用可见光作为能源，使用酶催化剂将二氧化碳被引入有机分子中。此外，根据这些结果，撰写并提交了学术论文，总共接受并发表了三份报告（主要研究人员是唯一的作者，主持人研究人员是负责的作者）。