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天然基質の官能基の一部として誤認識される小分子を用いた酵素の誤作動と酵素反応制御

使用被错误识别为天然底物官能团一部分的小分子进行酶故障和酶反应控制

基本信息

批准号：
16J02846
负责人：
小野田浩宜
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

多くの生体触媒は、特定の原料を効率的に目的の分子へ変換する為に、高い基質特性を示す。この高い基質特異性により、生体触媒の汎用的な応用が制限されていた。私は、過酸化水素を用いて長鎖脂肪酸を特異的に酸化するCYP152B1を、酢酸水溶液中で扱うだけで、長鎖脂肪酸とは構造の異なる非天然基質の酸化反応を触媒する「基質誤認識システム」を報告していた。本研究では、「汎用的な基質誤認識システム」の開発を目指した。2017年度までに、好熱性細菌Exiguobacterium sp. AT1bから発見されたCYP152N1の発現系、精製手法の確立と、結晶構造の解析に成功した。この酵素が、過酸化水素を等量的に用いて、1分間あたり1900回転の速さで長鎖脂肪酸のα-位を(S)-選択的に水酸化することを2017年度に報告した。CYP152N1は、脂肪酸特異的なペルオキシゲナーゼであるCYP152A1やCYP152B1と同様に、長鎖脂肪酸のカルボキシル基を認識するので、長鎖脂肪酸以外の基質を酸化することができない。私達は、CYP152B1の活性部位近傍にカルボキシル基を持つグルタミン酸を変異導入することで、A245E変異体が「グルタミン酸のカルボキシル基を長鎖脂肪酸のカルボキシル基と誤認識」し、長鎖脂肪酸以外の基質を酸化する事を2016年度に報告していた。2018年度は、活性部位にグルタミン酸を導入する手法の汎用性を確認するために、CYP152A1 A246E変異体とCYP152N1 A243E変異体を作成し、チオアニソールのスルホキシド化活性とスチレンのエポキシ化活性を評価した。いずれの変異体もスルホキシド化活性とエポキシ化活性を示した。特にCYP152N1 A243E変異体は、野生型の長鎖脂肪酸水酸化反応の触媒活性活性より効率的な、スルホキシド化反応の触媒活性を示した。

The へ transformation of に target <s:1> molecules with multiple く <s:1> biological catalysts <e:1>, specific <s:1> raw materials を efficiency, する into に, and high <s:1> matrix properties を show す. The な応 with high <s:1> matrix-specific によな応 and biocatalyst <s:1> universal is limited by がされて <s:1> た. Private はを, acidic water element with いて long locks を specific に fatty acid acidification する CYP152B1 を, boggy acid in aqueous solution, で Cha うだけで, long locks fatty acid とはの different structures なるの unnatural matrix acidification anti 応を catalyst する "matrix by mistake understanding システム" を report していた. This study でで, "General な matrix misunderstanding システム" システム development を points to たた. In 2017, までに, the thermophilic bacterium Exiguobacterium sp. AT1b ら was found された, CYP152N1 sequence was found と, the refining method was established と, and the crystal structure was analyzed に successfully た. こがの enzyme, water element を acidification passes the same amount of にいて, 1 minute between あたり 1900 back to the planning の speed さでの alpha a long lock fatty acids を (S) - sentaku に water acidification することをに report 2017 した. CYP152N1 は, fatty acid specific なペルオキシゲナーゼである CYP152A1 や CYP152B1 と with others に, long locks fatty acid のカルボキシル base を know するので, long locks fatty acids をの matrix acidification することができない. Private は, CYP152B1 の active site near alongside にカルボキシル base を hold つグルタミン acid を - different import することで, A245E - variant が "グルタミン acid のカルボキシルを long locks の fatty acid カルボキシル base と mistakenly" outside の matrix をし, long locks fatty acid acidification する matter をに report 2016 して Youdaoplaceholder0 た. 2018 annual は, active site にグルタミン acid を import する gimmick の universal availability をするために, CYP152A1 A246E - variant と CYP152N1 A243E - variant をし, consummate チオアニソールのスルホキシド change active とスチレンのエポキシ change active を review 価した. The <s:1> ずれ variant ススホキシドホキシド chemical activity とエポキシ chemical activity を shows たた. Special に CYP152N1 A243E - variant は, wild type の long fatty acid water acidification anti lock 応の catalytic activity of active よりな sharper rates, スルホキシド turn against 応のを catalytic activity in した.