ミクロ多相素バイオリアクターの特性と物質合成への応用

有機溶媒-水-(固定化)酵素からなる多相反応系において,各種の反応条件が酵素活性や特異性に与える効果を検討し,新しいバイオリアクター設計の基礎的知見を得ることを目的に研究を行い,以下の結果を得た。1.有機溶媒中での酵素の活性化:数種類のセリンプロテアーゼについて,有機溶媒中での最大活性を達成する方法を検討した。その結果,エタノール中でのアミノ酸のエステル交換反応において,酵素会合体の微粒子化により約25ユニットの活性が得られた。またホルムアミドやトリエチルアミンのような添加剤によっても酵素の活性が大幅に向上することを見いだした。これらの酵素アクチベーターの効果について,酵素活性点の構造変化の観点から考察した。2.有機溶媒中でのペプチド合成におけるプロテアーゼの立体特異性:α-キモトリプシンなどを触媒として有機溶媒中でペプチド合成を行い,アミン成分のエナンチオマー特異性に対する溶媒効果を調べた。その結果,D体アミノ酸の反応性は高濃度の有機溶媒中で著しく向上し,エナンチオマー特異性が緩和されることを見いだした。この方法は,D体アミノ酸やそのほかの非天然型アミノ酸を含む新規なペプチド合成に応用できると思われる。3.有機溶媒中での酵素加水分解による光学分割:有機溶媒中でのプロテアーゼによるアミノ酸関連化分合物の反応において,C側基質の立体特異性が非常に厳しいことを利用して,各種アミノ酸の光学分割を行った。本年度は工業用のプロテアーゼち用いて,チロシン,ロイシン,DOPA等の効率よい分割法を開発した。

有機溶媒-水-(固定化)酵素からなる多相反応系において,各種の反応条件が酵素活性や特異性に与える効果を検討し,新しいバイオリアクター設計の基礎的知見を得ることを目的に研究を行い,以下の結果を得た。1.有機溶媒中での酵素の活性化:数種類のセリンプロテアーゼについて,有機溶媒中での最大活性を達成する方法を検討した。その結果,エタノール中でのアミノ酸のエステル交換反応において,酵素会合体の微粒子化により約25ユニットの活性が得られた。またホルムアミドやトリエチルアミンのような添加剤によっても酵素の活性が大幅に向上することを見いだした。これらの酵素アクチベーターの効果について,酵素活性点の構造変化の観点から考察した。2.有機溶媒中でのペプチド合成におけるプロテアーゼの立体特異性:α-キモトリプシンなどを触媒として有機溶媒中でペプチド合成を行い,アミン成分のエナンチオマー特異性に対する溶媒効果を調べた。その結果,D体アミノ酸の反応性は高濃度の有機溶媒中で著しく向上し,エナンチオマー特異性が緩和されることを見いだした。この方法は,D体アミノ酸やそのほかの非天然型アミノ酸を含む新規なペプチド合成に応用できると思われる。3.有機溶媒中での酵素加水分解による光学分割:有機溶媒中でのプロテアーゼによるアミノ酸関連化分合物の反応において,C側基質の立体特異性が非常に厳しいことを利用して,各種アミノ酸の光学分割を行った。本年度は工業用のプロテアーゼち用いて,チロシン,ロイシン,DOPA等の効率よい分割法を開発した。