酵素の誤作動を利用して発癌性物質ベンゼンを一段階でフェノールに変換するバイオ触媒を開発

を一段階 ノ 選択的 変換す 触媒 開発 功 新規 ノ 合 法 応用 期

概要

名古屋大学大学院理学研究科物質理学専攻 研究 ループ 渡辺芳人教授 荘司長三 准教授 酵素 誤作動を引 起こす化学物質を利用し 発癌性物質 し 知

ベンゼンを常温常圧 温和 条件下 フェノール 変換す バイオ触媒を開発し した

酵素 鍵 鍵穴 関係 説明さ う 酵素 鍵穴 合致す 化学物質 を 対象 した物質変換を行い す 酵素 鍵穴 形状 近いダ ー化合物を酵素 結合 させ 酵素 誤作動し 鍵穴 全く異 形 化学物質を変換 う こ

を明 し した 今回 食用油 含 飽和脂肪酸を選択的 水酸化す シ ロ P450BM」 呼 細菌 持つ酸化酵素 誤作動を引 起こす化学物質を作用 させ ベンゼンを高選択的 フェノール 変換す こ 成功し した 最も単純 構 造 芳香族炭化水素 ベンゼン 非常 安定 反応性 乏しく ベンゼン フェノ ールを工業的 合成す 反応 ン法 呼 ンを反応中間体 し 経由す 多段階反応 高温高圧 行わ 対し 今回開発した手法 一段階 反応 つ室温 ベンゼンをフェノール 変換す こ 可能 す フェノール 医薬品や 合成高分子 顔料 原料 し 広く使用さ い 化合物 ベンゼン フェノール を合成す 工業手法へ 応用 期待さ す

本研究成果 成 「5 5 月 】 日 火 イツ化学会誌 Angeてandte （hemie International Edition オンライン版 掲載さ した

ポイント

常温常 温和 条件 を直接的 ノ 変換す こ 功 生 物 ノ さ 酸化さ し う過 酸化反応を抑制す こ 功

分子 疑似基質 を用い こ 天然 存 す 酵素をそ 利用可能

背景

単純 構造を持 安定 芳香 族化合物 を ノ 変換 す 工業的手法 を ₂₅₀℃ ₃₀ 気 反応させ ク 変換し ク

を酸化し ノ を合 す ク 法 主流 あ ク 法 を高温高 反応させ 必要 あ け く 生 物 し 多量 生 し し う

を出発物質 す 新 ノ 合 法 開発 求 を水

酸化し 得 ノ 酸化さ やすく過 酸化物を形 し し うこ 多い ノ 過 酸化反応をい し 抑制す 大 課題 い

研究の内容

長鎖脂肪酸を水酸化す シ ク _P450BM3 ば 酸化酵素 長鎖脂肪酸 構造 く似 疑似基質 分子 を取 込 せ こ 引 起こさ 酵素 誤作動を利用し

を ノ 変換す 触媒を開発し 々 開発し 反応系 常 温常 温和 条件 を ノ 変換す 反応を毎分 ₁₂₀ 回転 触媒す 強

力 酸化力を持 生 し ノ 反応 い仕組 ノ

を選択的 生 す こ 可能 あ 天然 存 す 酵素を改変す 場合 蛋白質を 構 す ノ酸を遺伝子操作 違う ノ酸 置 換え 変異導入 ば 手法 一 般的 あ 今回 反応系 天然 酵素 をそ 用い こ 可 能 変異 導入

時間 ス を大幅 削減す こ 功し い

成果の意義

今回開発し 触媒系 常温常 温和 条件 を直接的 選択的 ノ 変換 こ ノ 新規合 法 し 応用展開 期

分子 疑似基質 を用い 手法 天然 存 す 酵素をそ 利用可能 遺 伝子操作をし 酵素自体を改変す 必要 い全く新しい概念 酵素利用手法を確立し

用語説明

シ ク _P450：生物界 広範 存 し 薬物代謝や解毒 生合 多岐 渡 生 現象を支え 強力 ₍鉄 錯体₎酵素群 不活性 有機基質を水酸化 す こ

水酸化反応：_-CH結合 酸素原子を挿入し _{-C-OH( )} 変換す 反応

長鎖脂肪酸： キ 鎖 鎖長 ₁₁以上 キ 酸 鎖長 ₁₆ 酸 や₁₈ ス 酸 大豆油 含 い

シ ク _P450BM3：巨大菌由来 シ ク _P450 長鎖脂肪酸を水酸化す シ ク

P450 ^{中 最大 酸化活性 最大毎分}15000^{回転 を持}

分子 疑似基質 ：酵素 鍵 鍵穴 関係 説明さ う 酵素 鍵穴 合致す 化学物質 を対象 し 物質変換を行う 酵素 対象 す 化合物 構造 く似 化合物 こ を 分子 疑似基質 ぶ を酵素 結合させ 酵素 誤作動し 鍵穴

全く異 形 化学物質を変換 う シ ク _P450BM3 場合 長鎖脂

肪酸 構造 く似 化合物 あ 後述す キ 酸 分子

し 機能しシ ク _P450BM3 誤作動を引 起こす

キ 酸： キ 酸 キ 基 す 水素原子

ッ素原子 置換さ 化合物 ッ素原子 原子半 _(42pm) 水素原子 _53pm 非常

近い

：_C6H6 分子式 最 単純 構造を持 芳香族炭化水素 発癌性物質 し 知 い

ノ ： 一 _C-H結合 _C-OH 置 換わ 芳香族化合物 ノ 医 薬 品 や 染料 合 高分 子 原 料 し 広範 用 い い 重 要 合 化 学原 料 あ

論文名

Angewandte Chemie International Edition (Wiley-VCH) ^ナ

ショナ ショ