有機触媒反応から学ぶ光駆動型ラジカル酵素の創製

研究者紹介

研究代表者
加藤俊介
大阪大学大学院
工学研究科

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研究概要

本研究では、有機化学的な触媒設計をもとに、非生物学的なラジカル反応を促進する光駆動型ラジカル酵素を開発する。具体的には、有機化学的な光ラジカル反応（有機触媒反応・金属触媒反応）に対する知見をもとに、光励起による一電子移動プロセスを既存の酵素の反応機構に組み込むことで、自然界では見られない新規のラジカル的な触媒反応様式を酵素に付与することをめざす。まず初めに、種々の酵素データベースの情報をもとに、有機化学的視点から目的の光ラジカル反応を触媒しうる酵素の遺伝子ライブラリを作成する。次に、作成した遺伝子ライブラリを高効率にスクリーニングし、有望な触媒活性を有する光駆動型ラジカル酵素を同定する。さらに同定した光駆動型ラジカル酵素に対して、指向性進化法や機械学習による「帰納的な改変」と、量子力学計算や構造予測による「演繹的な改変」を実施することで、高難度な光ラジカル反応において高い触媒活性を発揮する酵素変異体を獲得する。持続可能な物質変換プロセスの開発が必要とされる昨今において、提案する光駆動型ラジカル酵素は、「生体触媒の反応適用範囲を拡張する」という点で重要であり、有機合成化学や合成生物学など幅広い研究分野に多大なインパクトを与えることが期待される。