酵素によるアルデレン反応
Masao Ohashi1, Cooper S Jamieson2, Yujuan Cai3
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of California, Los Angeles, Los Angeles, CA, USA.
Nature
|October 1, 2020
まとめ
研究者達は 特定の化学反応を触媒する 環循環酵素という 新しい酵素を発見しました これらの酵素は反応結果を制御し,生物学的触媒の洞察を提供し,新しい触媒の設計を可能にします.
科学分野:
- 生物化学
- 有機化学
- 酵素学
背景:
- 複雑な分子のための選択的触媒の設計は化学研究における重要な課題です.
- 自然は,サイクロアディションを含むサイクロ反応において高い選択性を達成するために,ペリサイクラゼのような酵素を利用する.
- 酵素の選択性,特にペリセレクティブ性の背後にあるメカニズムを理解することは困難です.
研究 の 目的:
- これまで知られていなかった生物学的反応を触媒する新種の循環器を発見し,特徴づけること.
- これらの酵素が高いステレオ選択性,地域選択性,ペリ選択性を達成するメカニズムを解明する.
- 合理的な設計によって 触媒機能が変化したペリサイクルを設計する.
主な方法:
- 2つの同類のペリサイクラゼ群の発見と特徴付け
- 酵素の活性と選択性を決定する in vitro 生化学的測定法
- 観察された反応性を合理化し,酵素工学を導くための計算研究.
- 酵素共結晶構造を得るためのX線結晶学.
- サイト・ダイレクト・ミュータジェネシスで 酵素の変種を作り テストする.
主要な成果:
- アルデル-エネ反応 (生物学では新しい) とステレオ選択的ヘテロ-ダイエルス-アルダー反応を触媒するペリサイクラスの特定.
- 計算データと構造データを用いて,ほぼ同一のアクティブサイトにおける異なる反応性と選択性の合理化.
- 逆転したペリセレクティブを持つエンジニアリングされたペリシクラスの実証 (アルデル-エネからヘテロ-ダイエルス-アルダー,そしてその逆).
結論:
- ペリサイクラスは,アルデレン反応を含む様々なペリサイクリック反応を触媒化し,既知の酵素触媒のレパートリーを拡張します.
- 酵素活性部位の構造は高い地域選択性および周辺選択性を要求し,触媒設計のモデルを提供している.
- 酵素工学は予測可能な方法で触媒機能と選択性を変化させ,新しい生物触媒の開発の道を開くことができます.
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