分子インプリント法を利用した酵素基質特異性の改変

利用分子印迹方法修饰酶底物特异性

• 批准号: 13875150
• 负责人: 後藤 雅宏
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13875150/
• 关键词: 酵素反応; 有機溶媒; 界面活性剤; 酵素複合体; 生物工学; 分子インプリント; タンパク質; バイオテクノロジー

本研究では、バイオインプリントの手法によって、酵素本来の特異性を人為的にどの程度まで模倣可能であるかを明確にすることを目的とした。界面分子インプリント法により調製した人工酵素がどの程度天然の酵素と類似した触媒機能を有するかを検討した。まず最初に、認識部位を構築する機能性モノマーがポリマー表面に固定化できているかを評価した。界面分子インプリント法は、認識部位をポリマー表面に構築し基質との反応速度を向上させる手法である。認識部位構築にはエマルション油水界面への機能性モノマーの配向性を利用している。そこで新たに合成した界面配向性の高い機能性モノマー(長鎖イミダゾール誘導体)と配向性の低い機能性モノマーを用い人工酵素ポリマーを調製した。その結果、界面配向性の高い機能性モノマーほど、触媒活性が高いことが確認された。これは界面配向性の高い機能性分子を利用すれば、ポリマー表面への固定化が有利であることを示唆している。さらに、人工酵素ポリマーの速度論解析を行った。その結果、基質をインプリントした人工酵素はインプリントしなかった酵素に比べ触媒速度がはるかに大きいことが確認された。しかしながら、基質の取り込みに関しては2種の酵素で大きな差はみられなかった。人工酵素の認識部位に基質の取り込みを促進させる相互作用をいかに付与するかが今後の課題である。最後に、基質選択性の検討をおこなった結果、アミノ酸エステルの芳香環の有無が認識され、選択的に触媒可能であった。今後、認識部位に基質と多点相互作用するインプリント酵素を調製することで、不斉認識能を有する人工酵素の構築が期待できる。

This study で は, バ イ オ イ ン プ リ ン ト の gimmick に よ っ て, enzyme was の specificity を man-made に ど の degree ま で imitation may で あ る か を clear に す る こ と を purpose と し た. Method of interface molecular イ ン プ リ ン ト に よ り modulation し た artificial enzymes が ど の と similar degree of natural の enzyme し た catalytic function を have す る か を beg し 検 た. ま ず に initially, know を build す る functional モ ノ マ ー が ポ リ マ ー surface に immobilized で き て い る か を review 価 し た. Interface molecular イ ン プ リ ン は ト method, know を ポ リ マ ー に build し substrate surface と の anti を 応 speed up さ せ る gimmick で あ る. The structure of the recognized parts is に, エ, エ, <s:1>, ショ, ショ, oil-water interface, へ, <s:1> functionality, モノ, モノ, <s:1>, を, directionality, を utilization, て, て, る, る. そ こ で new た に synthetic し た interface with high tropism の い functional モ ノ マ ー (long locks イ ミ ダ ゾ ー ル inductor) と match tropism の low い functional モ ノ マ ー を with い artificial enzymes ポ リ マ ー を modulation し た. The そ <s:1> results, interface directionality, <s:1> high <s:1> functionality, モノ モノ ほ ほ ほ, and catalyst activity, が high <s:1> <s:1> とが, confirmed された. こ れ は interface with high tropism の い を functional molecules using す れ ば, ポ リ マ ー surface へ の immobilized が favorable で あ る こ と を in stopping し て い る. Youdaoplaceholder0, artificial enzyme ポリ ポリ ポリ さらに the speed theory analysis を line った. そ の results, matrix を イ ン プ リ ン ト し た artificial enzymes は イ ン プ リ ン ト し な か っ に than べ た enzyme catalytic velocity が は る か に big き い こ と が confirm さ れ た. The <s:1> ながら, the matrix <s:1> is taken from the <s:1> 込みに related <s:1> て った, and the で large な な difference between the two kinds of <s:1> enzymes is みられな みられな みられな った. The artificial enzyme <s:1> recognizes the site に matrix <e:1> and takes the 込みを 込みを to promote the させる interaction を the に に に に is assigned to the する が が for future <s:1> topics である. Finally に, sentaku matrix の beg を 検 お こ な っ た results, ア ミ ノ acid エ ス テ ル の aromatic ring の presence of が know さ れ, sentaku に catalyst may で あ っ た. In the future and know に と multi-point interaction matrix す る イ ン プ リ ン ト enzyme を modulation す る こ と で, can not 斉 know を す る の construct artificial enzyme が expect で き る.

项目成果

Tatsuo MARUYAMA, Masahiro GOTO: "Enzymatic Synthesis of Sugar Amino Acid Esters in Organic Solvents"J. Bioscience and Bioengineering. Vol.94,No.4. 357-361 (2002)

Tatsuo MARUYAMA、Masahiro GOTO：“有机溶剂中糖氨基酸酯的酶法合成”J。

Masahiro GOTO, Shintaro FURUSAKI: "Chataritic performance of Lignine Peroxidase Alip-P3 in reversed Micelles"Biochemical Engineering J. Vol.8, No.2. 129-134 (2001)

Masahiro GOTO、Shintaro FURUSAKI：“木质过氧化物酶 Alip-P3 在反胶束中的 Chataritic 性能”Biochemical Engineering J. Vol.8，No.2。

Tatsuo MARUYAMA, Masahiro GOTO: "Ring-opening polymerization of lactones catalyzed by surfactant-coated lipases in organic solvents"J Chemical Engineering of Japan. Vol.95(In press). (2003)

Tatsuo MARUYAMA、Masahiro GOTO：“表面活性剂包被的脂肪酶在有机溶剂中催化内酯的开环聚合”J Chemical Engineering of Japan。

丸山達生, 後藤雅宏: "マイクロ・バイオリアクターによる環境汚染物質の分解"化学工学論文集. 第29巻、第1号. 82-86 (2003)

Tatsuo Maruyama，Masahiro Goto：“利用微生物反应器分解环境污染物”《化学工程杂志》，第 29 卷，第 1. 82-86 期（2003 年）。

後藤雅宏, 丸山達生: "最近の化学工学54 バイオプロセスエンジニアリングの新展開"化学工業社. 17 (2002)

Masahiro Goto、Tatsuo Maruyama：“生物过程工程中最近化学工程的 54 个新发展” Kagaku Kogyosha 17 (2002)。