マングネス・ポルフィセンで溶解したミオグロビンによって触媒化されたC(sp3) -H結合の水酸化
Koji Oohora1, Yushi Kihira, Eiichi Mizohata
1Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, Osaka University , Suita, 565-0871, Japan.
Journal of the American Chemical Society
|November 7, 2013
まとめ
この研究では,エチルベンゼンを効果的に水酸化するマンガンポルフィセンミオグロビンバイオカタリストを設計しました. この新しい酵素は,サイトクロームP450を真似しています.
科学分野:
- バイオケミストリー バイオケミストリー
- バイオ・オーガニック化学 バイオ・オーガニック化学
- 酵素工学とは
背景:
- マイオグロービンは,酸素輸送に関与するヘムタンパク質です.
- ネイティブミオグルビンと改変変種は,通常,アルカンのC-H水酸化を触媒化しません.
- 選択的触媒のための人工金属酵素の開発は,重要な研究分野です.
研究 の 目的:
- ミオグロビンをマンガネス・ポルフィセーンで再構成することによって,新しいバイオカタリストを作成する.
- 溶解したミオグロビンの触媒的活動とメカニズムを調査する.
- 酵素機能を修正する人工コファクターの可能性を調査する.
主な方法:
- 溶解したタンパク質のスペクトロスコピーによる特徴付け.
- コーファクターの結合部位を決定するX線結晶学.
- 触媒活性 (ターンオーバー数,製品形成) を測定するための酵素測定法.
- 反応メカニズムを解明するために,同位体効果の研究と運動分析を行います.
主要な成果:
- マンガンのポルフィセンのコファクターは,ミオグロビンヘム結合部位に成功裏に再構成されました.
- 再構成されたミオグロビンは,H2O2に依存したエチルベンゼンの水酸化反応を,ターンオーバー数13の1-フェニルエタノールに触媒化した.
- 動的同位体効果と線形自由エネルギー関係は,水素原子の抽象化メカニズムを示した.
- 触媒的活動はネイティブミオグルビンとは異なり,サイトクロームP450.0に似ている.
結論:
- マンガンのポルフィセン-ミオグロビンは,C-H水酸化のための効果的な人工酵素として機能します.
- 反応のメカニズムは,シトクロームP450.0に類似するMn(IV) = O種による水素原子抽出を含む.
- この研究は,タンパク質工学とコファクターの改変によって,新しい生物触媒を作り出す可能性を示しています.
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