抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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結論:バイオテクノロジー革命は,指向性進化により多くの反応に対する酵素を作り出すことを可能にした。しかしながら,可能性の莫大な数のため,望ましい触媒活性の基礎レベルを有する酵素の利用可能性は,成功のための必要条件である。新しい天然反応のために,蛋白質と触媒的に活性な遷移金属錯体の合理的に設計されたハイブリッドである人工金属酵素(ARMs)はそのような出発点となり得る。本研究は,新しい自然反応の触媒作用のためのARMsの創出に向けた著者らの努力を詳述する。著者らのアプローチに対する鍵は,基質の結合,すなわち効果的なモル性が,触媒作用における大きな加速度を達成するための重要な要素であるということである。この理由から,著者らの設計は,二量体界面における大きな疎水性結合ポケットを有する二量体転写因子LmrR,多剤耐性調節因子LmrRに基づいている。このポケットでは,πスタッキングによる平面疎水性共役化合物の有望な結合に重要な2つのトリプトファン部分が存在する。触媒機構は,遷移金属錯体の非共有結合のための2つの中心トリプトファン部分を利用して,触媒的に活性な金属錯体の共有結合または配位子または超分子集合により導入される。LmrRの化学修飾に基づく設計は触媒作用において成功したが,このアプローチは実用的ではないことを証明した。したがって,拡大遺伝的コード法を用いて,in vivoでのLmrR生合成時に金属結合非天然アミノ酸を導入した。これらのARMsはインドールのCu-(II)触媒によるFriedel-Craftsアルキル化に成功裏に適用された。TetRファミリーからのMDRsへの拡張は,Friedel-Crafts生成物の反対のエナンチオマを提供できるARMsをもたらした。著者らは,これらのARMの計算支援再設計を用いて,より活性で選択的な人工ヒドラターゼを作り出し,それにより流入水求核試薬を活性化し,直接化することができるように,一般的な塩基としてグルタミン酸を導入した。LmrRおよび銅-(II)-フェナントロリンからの超分子集合ARMは,Friedel-Craftsアルキル化反応において成功し,94%eeまでの上昇をもたらした。またヘミンは結合し,エナンチオ選択的シクロプロパン化反応のための人工ヘム酵素をもたらした。LmrRの構造動力学の重要性を計算研究により示唆し,細孔が結晶構造に従い,基質の触媒鉄中心へのアクセスを可能にし,蛋白質内部に深く埋め込まれることを示した。最後に,集合アプローチを組み合わせて触媒及び調節ドメインの両方を導入し,Fe-(II)塩の存在下で特異的に活性化されるが,Zn-(II)塩ではないARMをもたらした。著者らの研究は,LmrRがARM設計のための特権のある足場であることを示している:それは複数の集合法とこれらの組み合わせを可能にし,種々の異なる触媒反応に適用することができ,望ましい触媒活性を達成するのに寄与する重要な構造動力学を示す。さらに,拡大した遺伝的コード法による生成と超分子集合の両方は,LmrRに基づくARMをin vivoでの生合成経路におけるARMsの統合の究極の目標を達成するのに非常に適しており,ハイブリッド代謝を作り出す。Copyright 2019 American Chemical Society All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】
