2017 旭硝子財団 助成研究発表会 要旨集

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変化することを示した．また，フッ素原子を全く持たない第三世代疑似基質の開発にも成功した． 図２ 第一世代疑似基質と第二世代疑似基質の構造 光駆動型の酸化反応を可能とする新規疑似基質の開発： P450BM3は酸素分子の還元的活性化のために高価な還元剤のNADPHを消費してしまうため，NADPHを消費しない反応系に変換する必要がある．光誘起電子移動により活性中心のヘムに電子を供給することができる新規デコイ分子の開発を試みた．フェナントロリンとパーフルオロアルキルカルボン酸を連結し，ピリジンルテニウム錯体を末端に有する新規デコイ分子を合成した（図3）．新規デコイ分子を反応系に添加することにより，非天然基質の水酸化反応が進行することを確認した．本研究助成により購入させていただいた光照射装置を用いて，ルテニウム錯体を光励起し，電子移動によって活性中心のヘムを還元，酸化活性種を生成させる反応系を検討したが，酵素とルテニウム錯体を有する新規デコイ分子に対して，光照射すると不溶性の沈殿が生成するのみで，光駆動型の酸化反応は進行しなかった．連結するルテニウム錯体の結合様式やルテニウム錯体を還元する犠牲試薬を変更して同様の反応を行ったが，改善はみられなかった． FFFFFFFFFFFFFFFFFONNNNNNNRu2+H 図3 光駆動型の酸化反応を可能とする疑似基質の構造 3. 今後の展開 パーフルオロアルキルカルボン酸にルテニウム錯体を連結し，光駆動で活性中心のヘムを還元して酸化活性種を生成させる研究に取り組んだが，期待する反応は観測できなかった．最近，光増感剤を，P450BM3を発現させた大腸菌に取り込ませることで，大腸菌内での光駆動型酸化反応が可能になるとの報告がされており，デコイ分子を再設計することで，菌体内での酸化反応に挑戦していく予定である． 4. 参考文献 1. Direct Hydroxylation of Benzene to Phenol by Cytochrome P450BM3 Triggered by Amino Acid Derivatives, Shoji, O.; Yanagisawa, S.; Stanfield, J. K.; Suzuki, K.; Cong, Z.; Sugimoto, H.; Shiro, Y.; Watanabe, Y., Angew. Chem. Int. Ed. 2017, in press. 2. Monooxygenation of Nonnative Substrates Catalyzed by Bacterial Cytochrome P450s Facilitated by Decoy Molecules, Shoji, O.; Watanabe, Y., Chem. Lett. 2017, 46, 278-288. 3. Activation of Wild-Type Cytochrome P450BM3 by the Next Generation of Decoy Molecules: Enhanced Hydroxylation of Gaseous Alkanes and Crystallographic Evidence, Cong, Z.; Shoji, O.; Kasai, C.; Kawakami, N.; Sugimoto, H.; Shiro, Y.; Watanabe, Y., ACS Catalysis 2015, 5, 150-156. 4. Direct hydroxylation of primary carbons in small alkanes by wild-type cytochrome P450BM3 containing perfluorocarboxylic acids as decoy molecules, Kawakami, N.; Shoji, O.; Watanabe, Y., Chem. Sci. 2013, 4, 2344-2348. 5. Highly selective hydroxylation of benzene to phenol by wild-type cytochrome P450BM3 assisted by decoy molecules, Shoji, O.; Kunimatsu, T.; Kawakami, N.; Watanabe, Y., Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 6606-6610. 6. Use of perfluorocarboxylic acids to trick cytochrome P450BM3 into initiating the hydroxylation of gaseous alkanes, Kawakami, N.; Shoji, O.; Watanabe, Y., Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 5315-5318. 5. 連絡先 名古屋大学大学院理学研究科物質理学専攻化学系 生物無機化学研究室 〒464-8602 名古屋市千種区不老町 Phone: 052-789-2955, FAX: 052-789-3557, E-mail: shoji.osami@a.mbox.nagoya-u.ac.jp URL: http://bioinorg.chem.nagoya-u.ac.jpOFFFFFFFFNHOHORFFFFFFFFFOFFFFFFFFFFFFFFFFFHO*NHSR:LeuMetPheTrpCH3Ala−51−