【研究分野】グリーン・環境化学

【研究領域課題番号】25410189 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

グリーンケミストリー / 酵素 / 酸素 / 二酸化炭素

【研究成果の概要】

環境にやさしく危険を伴わない、酸化・還元反応を開発することを目的として研究を行った。その結果、Fusarium sp.由来のバイヤー・ビリター酸化酵素やGeotrichum candidum由来の還元酵素を、大腸菌により大量発現して用いると、効率が良く、爆発など危険性がない反応を行えることを見出した。さらに、両酵素ともに、基質特異性が広く、立体選択性が高いことを見出した。非常に不斉合成が難しいとされている基質の反応においても、高い立体選択性を達成できた。Geotrichum candidum由来の還元酵素については、構造の予測も行った。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)

【研究分野】生物生産化学・生物有機化学

【研究領域課題番号】18580106 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

有機化学 / バイリアクター / 酵素 / 応用微生物 / 酸素 / バイオリアクター

【研究成果の概要】

本課題期間では、生体内で重要な情報伝達を担う生物活性天然有機化合物、複合糖質関連化合物を主たる標的物質とし、天然界から動植物の生物生産によって容易かつ大量に得られる原料や発酵生産産物などに出発原料を求め、資源効率のよい合成を試みた。合成の鍵段階は、新しい機能、特色を持つ酵素(生物資源触媒)反応であり、これを探索開拓した。本研究には、酵素触媒の基質の分子設計、および新規酵素のスクリーニングという両方の側面が重要であった。具体的には、「立体障害が非常に大きいカルボニル化合物を不斉還元する微生物酵素の探索と応用」に、所定の成果を得た。カルボニル基にイソプロピル基、そして芳香環を有する側鎖が置換した基質を設定し、これを不斉還元する微生物酵素の探索により得られた微生物菌株4種が得られたので、分子の深い内部にアルキンと共役したカルボニル基が位置するケトンなど、関連する基質の還元を試みた。4菌株のうちP.minutaにより良好な反応性が示された。得られたプロパルギルアルコールは、別途、他種の微生物不斉還元により調製したキラルシントンを組み合わせ、十員環ラクトン天然物、modiolideAの全合成を達成した。後者では2-メチル-1,2,3-プロパントリオールの光学活性モノベンジルエーテル体合成に成功した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】3,890千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 390千円)

【研究分野】工業物理化学

【研究領域課題番号】12875164 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

活性酸素 / 酸素ラジカル / ストップドフロー分光法 / スーパーオキシドイオン / 過酸化水素 / 酵素 / 酸素 / 電気化学 / 活性酸素種 / 電流振動現象 / アドアトム電極 / 電気化学センサ

【研究成果の概要】

本研究は、様々な生命現象に密接に関連している活性酸素の電解生成、その場検出、反応制御、反応特異性の解明を目的として行われ、本年度は次の成果を得た。
1.非水溶媒中、吊り下げ水銀電極で電解生成したスーパーオキシドイオンおよび過酸化水素によって誘起される電流振動現象のメカニズムを解明し、新規な電気化学界面振動現象を明らかにした。
2.過酢酸と過酸化水素の電気化学的同時分析法を確立した。
3.アルカリ性水溶液中においてポリアニリン及びポリアニリンスルホン酸修飾電極を用いてスーパーオキシドイオンを電解生成できることを見出し、その生成機構を明らかにした。
4.自己組織化単分子膜電極を用いて、アスコルビン酸と神経伝達物質を同時分離・定量することに成功した。

【研究種目】萌芽的研究

【研究期間】2000 - 2001

【配分額】2,000千円 (直接経費: 2,000千円)

【研究分野】工業物理化学

【研究領域課題番号】10305064 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

活性酸素種 / スーパーオキシドイオン / 酸素 / 過酸化水素 / 電気化学 / 自己組織化単分子膜 / 酵素 / バイオセンサ / 活性酵素種 / スーパーオキシドジスムターゼ / 自己組織化膜 / 電極触媒 / 抗酸化物質 / 酸素の拡散係数 / 電気化学振動現象 / 酸素ラジカル / ストップドフロー分光法

【研究成果の概要】

本研究は、様々な生命現象に密接に関連している活性酸素種(ROS)の生成・検出・反応制御のための新しい概念の構築とその確証研究を目的として行われ、次の研究成果を得た。
1.己組織化単分子膜(SAM)及びレドックス膜電極によるO_2^-の電気化学的生成、ジスムテーション及び生体関連物質との反応の解明、金属ナノ微粒子電極、ad-atom電極及び大環状金属錯体SAM電極によるO_2のH_2O_2(H_2O)へおよびH_2O_2のO_2への還元・酸化に対する新規な電極触媒能の発見とメカニズムの解明。
2.O_2/O_2^-レドックス系の電極反応の研究のための新たな溶媒系の探索と電極反応の速度論的解析、電子移動プロモーターSAM電極によるスーパーオキシドジスムターゼ(SOD)酵素の直接電極反応の実現とSOD電極を用いた第三世代のO_2^-バイオセンサの開発。
3.不安定化学種の濃度と拡散係数の同時独立評価のためのHydrodynamic Chronocoulometryの確立、電解生成したO_2^-で誘起される電気化学振動現象及び電気化学発光現象の発見とメカニズムの解明。
4.H_2O_2のオンサイト電解生成法及びH_2O_2と過酢酸の電気化学的同時検出法の開発、SAM電極による生体抗酸化物質、神経伝達物質、NADH補酵素及びpHの電気化学的検出法の確立、その場分光電気化学法による電極吸着種の分子配向状態の解析評価。
これらの研究成果は、ROSの電気化学的生成、検出、及び反応制御のための新しい概念及びそれに基づいた電極システムの構築を可能にする。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1998 - 2001

【配分額】37,360千円 (直接経費: 35,800千円、間接経費: 1,560千円)