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脂溶性基質の高効率変換を可能にする新規バイオ酸化反応プロセスの構築

构建新型生物氧化反应过程，实现亲脂性底物的高效转化

基本信息

批准号：
07J09466
负责人：
毛利剛
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

酸化反応は、有機化合物を合成する上で欠かせない反応の一つである。これまでに、分子内に複数の反応点を有する場合の位置選択性や、穏やかな反応条件の達成等を目的として、多様な酸化触媒について様々な工夫がなされてきた。一方、酵素は基質選択性に優れた天然触媒であり、特にシトクロムP450(P450)は、基質分子内に多数存在するC-H結合を位置選択的に直接酸化することができる重要な酵素であることから、その応用範囲は極めて広い。しかし、P450による酸化反応は、触媒酵素であるP450の他に、P450の活性中心(ヘム)へ電子を供給する電子伝達タンパク質を必要とする複雑な反応系からなり、また、電子供給源として補酵素を必要とするため、その工学的利用は限定されている。従って、P450を実用的な合成触媒として利用するには、複合酵素反応を効率よく促進する系を構築し、さらに補酵素の供給システムを組み込む必要がある。本研究では、P450の更なる可能性を引き出し、その有用性を実証するため、二段階補酵素再生系と連動したシトクロムP450BM3反応場の構築について検討した。P450BM3は、補酵素としてNADHではなくNADPHを利用するため、NADHとNADPH間での水素転移を媒介する酵素(STH)を利用して、GLDとSTHを組み合わせた二段階補酵素再生系の構築を行い、そのP450BM3反応への応用を検討した。その結果、STHとGLDと組み合わせた二段階補酵素再生反応によるNADPHの再生に成功した。さらに、二段階補酵素再成系と連動したP450BM3の酸化反応では、非常に効率よく反応が進行することを明らかにした。また、二段階補酵素再生系において、STHの初期濃度の増加に伴ってNADPHの生成速度が増大したことから、STHによるNADPHの再生が二段階補酵素再生系における律速段階であることが示された。

Acidification reactions are one of the most important reactions in the synthesis of organic compounds. For example, if there are multiple reaction points in the molecule, the position of the reaction point is selective, the reaction condition is achieved, and the reaction time is varied. One of the most important enzymes in the matrix molecule is P450(P450), which is a natural catalyst with excellent matrix selectivity. P450 is an active center of P450, which is a catalytic enzyme. The electron supply of P450 is necessary for the quality of P450. The use of P450 as an active center of P450 is limited. P450 is used as a catalyst for the synthesis and utilization of complex enzymes. In this study, the possibility of P450 regeneration and its usefulness were demonstrated, and the construction of P450 BM3 reaction field was discussed. P450BM3 is an enzyme that uses NADPH, NADH and NADPH to mediate water transport (STH), GLD and STH to construct a two-stage enzyme regeneration system, and P450BM3 is an enzyme that uses NADPH. As a result, STH and NADPH were successfully regenerated in the second stage of enzyme regeneration. The second stage enzyme re-formation system is linked to the P450BM3 acidification reaction. The increase of initial concentration of STH was accompanied by the increase of NADPH production rate.