東北大学
学際科学フロンティア研究所

  • アクセス

トピックス

タンパク質のアミノ酸残基選択的ラベル化を可能とする光駆動型人工金属酵素の開発　働く環境の変化で潜在能力を引き出す

2023年3月16日『ACS Catalysis』誌に論文掲載および2023年3月17日プレスリリース

2023.03.17

人類が開発してきた合成金属触媒と自然界で進化してきた生体触媒（酵素）の利点を組み合わせることを目的として人工金属酵素の研究が進められています。人工金属酵素は合成金属触媒（金属錯体）をタンパク質の内部空間に導入することで構築されます。今回、東北大学学際科学フロンティア研究所の岡本泰典助教、佐藤伸一助教、馬渕拓哉助教らは、光駆動型人工金属酵素の開発に成功しました。
 
 

図：今回開発した光駆動型人工金属酵素のイメージ図。
 
本研究の人工金属酵素を構成するルテニウム錯体は非発光性ですが、タンパク質の内部空間に導入されることで発光するようになります。研究チームは、このルテニウム錯体の光化学特性の変化から、ルテニウム錯体単独と人工酵素化されたものでは異なる光触媒能を発揮すると予想しました。実験の結果、ルテニウム錯体単独では光駆動型の一電子移動反応を、人工酵素化されたものではエネルギー移動反応を優先的に進行させることを見出しました。さらには、この反応タイプの切り替えをタンパク質のアミノ酸残基の選択的ラベル化に応用しました。本成果は、生命科学や創薬研究で重要な技術である「生体分子の部位特異的なラベル化」に人工金属酵素が貢献できる可能性を示すものです。
 
本研究をリードした岡本助教は「これまでに私たちは人工金属酵素が細胞内で利用可能であることを示してきており、本研究で示した光駆動型人工金属酵素というコンセプトは、細胞機能の光触媒制御に立脚する生命現象の理解や薬剤開発に繋がることが予想できます。加えて、本成果は、FRIS CoREという協働的研究環境を舞台に生み出されたものであり、その有用性を実証するものであると考えます」と成果の意義と展望、また、そのような研究環境配備の重要性を強調します。

本研究成果は、米国化学会の専門誌『ACS Catalysis』に2023年3月16日（米国時間）付で掲載され、また同誌のSupplementary Coverにも選出されました。

論文情報：
Yasunori Okamoto*, Takuya Mabuchi, Keita Nakane, Akiko Ueno, Shinichi Sato （*責任著者）
“Switching Type I/Type II Reactions by Turning a Photoredox Catalyst into a Photo-Driven Artificial Metalloenzyme”
ACS Catalysis
DOI：10.1021/acscatal.2c05946
URL: https://doi.org/10.1021/acscatal.2c05946
 
PAGE TOP