ナノ金クラスターの三次元精密集積による蛋白質ケージ触媒の開発

纳米金团簇三维精密组装开发蛋白质笼催化剂

• 批准号: 13F03343
• 负责人: 上野 隆史
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-26 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03343/
• 关键词: タンパク質; 人工金属酵素; フェリチン; タンパク質結晶; 結晶構造解析; 生物無機化学; 超分子; 蛋白質

本研究では、蛋白質ケージを複数の金属錯体の反応場として利用し、タンデム反応を触媒する人工金属酵素を創製した。天然では、巨大な蛋白質ケージの孤立空間に複数種類の酵素が内包されることにより、基質や反応中間体の移動が制限され、逐次的な酵素反応を効率よく進行する。しかしながら、多段階反応を促進する蛋白質集合体の反応場としての理解はほとんど進んでいない。その理由は、異なる触媒中心を精密に配置する手法が確立されていないためである。我々はこれまで、蛋白質のケージ空間が金属触媒の反応場として極めて有効であることを示してきた。そこで、本研究では、ケージ状蛋白質フェリチン内部のアミノ酸置換により、異なる種類の金属化合物の数と三次元配置を精密に制御し、タンデム反応を触媒する人工金属酵素を創製することを目的とした。本手法により開発する人工金属酵素は、高難度物質変換を可能にする新しい反応場を提供するものと確信する。本研究では、金属触媒の三次元配置を精密に制御する反応場として、ケージ状蛋白質であるフェリチンを用い、以下について検証した。（１）フェリチンケージへの異種金属錯体固定化によるタンデム反応触媒の開発： 水素化反応触媒であるIrCp*錯体と鈴木カップリング触媒であるPd(allyl)錯体をフェリチン内部に固定化する。複合体のX線結晶構造解析とアミノ酸置換によるIrとPd錯体の精密配置により水素化、鈴木カップリングのタンデム反応活性と選択性を最適化した。（２）フェリチンケージへの金属集積反応の追跡を結晶構造解析によって達成した。

This study で は, protein ケ ー ジ を plural の metal misprinted の game against 応 と し て using し, タ ン デ ム anti 応 を catalyst す る を created artificial metal enzyme し た. Natural で は, huge な protein ケ ー ジ の に plural kinds の enzyme isolated space が insourcing さ れ る こ と に よ り や, matrix inverse 応 intermediates の mobile limitations が さ れ, successive な enzymes 応 を sharper rate よ く for す る. し か し な が ら, much Duan Jie 応 を promote す る protein aggregation の game against 応 と し て の understand は ほ と ん ど into ん で い な い. そ の reason は, different な る catalytic center を precision に configuration す る gimmick が establish さ れ て い な い た め で あ る. I 々 は こ れ ま で, protein の ケ ー ジ space が metal catalyst の anti 応 field と し て extremely め て have sharper で あ る こ と を shown し て き た. そ こ で, this study で は, ケ ー ジ protein フ ェ リ チ ン internal の ア ミ ノ acid replacement に よ り, different な る kinds の metal compounds の count と three dimensional configuration を precision に royal し, タ ン デ ム anti 応 を catalyst す る を created artificial metal enzyme す る こ と を purpose と し た. This technique に よ り open 発 す る artificial enzyme は, hard metal material variations in を might に す る new し い game against 応 を provide す る も の と sure す る. This study で は, metal catalyst の three dimensional configuration を precision に suppression す る game against 応 と し て, ケ ー ジ protein で あ る フ ェ リ チ ン を い, the following に つ い て 検 card し た. (1) フ ェ リ チ ン ケ ー ジ へ の dissimilar metals misprinted immobilized に よ る タ ン デ ム anti 応 catalyst の open 発 : water element is changed the 応 catalyst で あ る IrCp * misprinted と suzuki カ ッ プ リ ン グ catalyst で あ る Pd (allyl) misprinted を フ ェ リ チ ン internal に immobilized す る. Complex の X-ray crystal structure parsing と ア ミ ノ acid replacement に よ る Ir と Pd misprinted の precision configuration に よ り water element, and suzuki カ ッ プ リ ン グ の タ ン デ ム reverse 応 と sentaku sex を optimization し た. (2) フェリチ ジへ ケ ジへ ジへ ジへ metal accumulation anti-応 応 tracing を crystal structure analysis によって achievement た.

项目成果

Catalytic cascade reactions by heterometallic Ir/Pd complexes within the discrete space of apo-Ferritin cage

脱铁铁蛋白笼离散空间内异金属 Ir/Pd 配合物的催化级联反应

• 发表时间: 2015
• 作者: Basudev Maity;Satoshi Abe;Kazuki Fukumori;Takafumi Ueno
• 通讯作者: Takafumi Ueno

The process of accumulation of gold ions inside the apo-Ferritin cage and the formation of nanoparticles within the cavity.

金离子在脱铁铁蛋白笼内积累以及在腔内形成纳米颗粒的过程。

• 发表时间: 2014
• 作者: Basudev Maity;Satoshi Abe;Kazuki Fukumori;Takafumi Ueno
• 通讯作者: Takafumi Ueno

The process of accumulation of gold ion inside apo-Ferritin cage and the formation of nanoparticles

金离子在脱铁铁蛋白笼内的积累过程和纳米颗粒的形成

• 发表时间: 2014
• 作者: Basudev Maity;Satoshi Abe;Takafumi Ueno
• 通讯作者: Takafumi Ueno

Immobilization of two organometallic complexes into a single cage to construct protein-based microcompartment

将两种有机金属配合物固定在一个笼子中构建基于蛋白质的微区室

• DOI: 10.1039/c6cc00679e
• 发表时间: 2016
• 期刊: Chem. Commun.
• 作者: B. Maity;K. Fukumori;S. Abe and T. Ueno
• 通讯作者: S. Abe and T. Ueno

Ueno Laboratory

上野实验室