51探花

【本学研究者情报】

〇学际科学フロンティア研究所新领域创成研究部　助教　冈本泰典

〇学际科学フロンティア研究所新领域创成研究部　助教　马渕拓哉

〇学际科学フロンティア研究所新领域创成研究部　助教　佐藤伸一

【発表のポイント】

• タンパク质の内部空间に金属错体^（注１）を导入すること（人工酵素化）で人工金属酵素^（注２）は构筑されます。本研究では、金属错体に潜在している光化学特性を人工酵素化によって引き出した光駆动型人工金属酵素の构筑に成功しました。
• タンパク质内外で切り替わる金属错体の光化学特性を利用し、本来竞合しうるタンパク质の二つのアミノ酸残基のラベル化^（注３）を选択的に进行させることができました。
• 光駆动型人工金属酵素のさらなる最适化によって、生命科学や创薬研究において重要な「生体分子の部位特异的な修饰法」の开発に繋がることが期待されます。

【概要】

人类が开発してきた合成金属触媒と自然界で进化してきた生体触媒（酵素）の利点を组み合わせることを目的として人工金属酵素の研究が进められています。人工金属酵素は合成金属触媒（金属错体）をタンパク质の内部空间に导入することで构筑されます。今回、东北大学学际科学フロンティア研究所の冈本泰典助教、佐藤伸一助教、马渕拓哉助教らは、光駆动型人工金属酵素の开発に成功しました。

本研究の人工金属酵素を构成するルテニウム错体は非発光性ですが、タンパク质の内部空间に导入されることで発光するようになります。研究チームは、このルテニウム错体の光化学特性の変化から、ルテニウム错体単独と人工酵素化されたものでは异なる光触媒能を発挥すると予想しました。実験の结果、ルテニウム错体単独では光駆动型の一电子移动反応^（注４）を、人工酵素化されたものではエネルギー移动反応^（注５）を优先的に进行させることを见出しました。さらには、この反応タイプの切り替えをタンパク质のアミノ酸残基の选択的ラベル化に応用しました。本成果は、生命科学や创薬研究で重要な技术である「生体分子の部位特异的なラベル化」に人工金属酵素が贡献できる可能性を示すものです。

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、同誌のSupplementary Coverにも選出されています。

【用语解説】

注１. 金属錯体と配位子
金属错体とは金属イオンとそれに结合した分子（配位子）の复合体を指す。

注２. 人工金属酵素
人工金属酵素は①タンパク质の内部空间に人工的に造られた金属错体を导入すること、あるいは②タンパク质の内部空间に金属イオンの结合部位を人為的に设计することで构筑され、物质変换能を示す。

注３. タンパク質のラベル化
タンパク质を人工的な化学物质で修饰すること。本研究では佐藤らが以前に开発した惭础鲍谤补（1-メチル-4-アリル-ウラゾール）という化学构造を有する物质を光駆动型人工金属酵素によってターゲットとするタンパク质に修饰した。

注４. 一電子移動反応
２つの化合物间で一电子の移动が起こる反応。

注５. エネルギー移動反応
分子のとりうる状态のうち、最もエネルギーの低い状态を基底状态といい、それよりもエネルギー的に高い状态を励起状态という。エネルギー移动反応は、励起状态にある分子から、それよりもエネルギー的に低い状态にある别の分子へとエネルギーが移动する反応を指す。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

＜研究に関すること＞
东北大学学际科学フロンティア研究所
助教 岡本 泰典（おかもと やすのり）
電話 : 022-795-5264
E-mail : yasunori.okamoto*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

＜报道に関すること＞
东北大学学际科学フロンティア研究所
特任准教授 藤原 英明（ふじわら ひであき）
電話 : 022-795-5259
E-mail : hideaki*fris.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）