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内在性機能と外来性機能を併せ持つ人工酵素を開発 ?金属イオンをタンパク質の中で精密に並べて機能を生み出す?

【本学研究者情报】

〇流体科学研究所 准教授 马渕拓哉

【概要】

自然科学研究機構 生命創成探究センター/分子科学研究所/総合研究大学院大学の岡本泰典 准教授(東北大学 学際科学フロンティア研究所 客員准教授)、東北大学 流体科学研究所の馬渕拓哉 准教授、産業技術総合研究所の氷見山幹基 主任研究員らのグループは共同で、ヒトサイトカイン 1に人工的な金属构造の叁核亜铅中心を移植し、外来性机能として高い加水分解活性とヒトサイトカインが元来有する内在性机能の両方を持つ人工酵素の创製に成功しました。

移植された叁核亜铅构造は、自然界には见られないものであり、先行研究では、有机合成化学的に精密设计された配位子を用いて构筑されています。多核金属中心の构筑には、金属イオンの精密な多点配置が必要です。研究グループは、几何学的探索と量子化学计算を用いることで、タンパク质を、従来の有机合成配位子と同等の精度で、配位子として利用できることを実証しました。

自然界には、现在の有机合成化学的手法では困难な高度物质変换を行っている多核金属中心を有する酵素があります。本研究成果は、天然の高机能性酵素に倣ったグリーンな物质変换技术につながることが期待できます。また、今回移植先としたサイトカインは生体内の様々な现象に応答することから、本研究により创製されたサイトカインベースの人工酵素は、生命现象适応型ケミカルツールとしての発展が期待されます。

本研究成果は、国际科学雑誌Nature Communications にて (日本时间2025073118时解禁) オンライン掲载されました。

図1. 人工酵素デザインのワークフロー
ステップ1. 幾何学的探索による配位性アミノ酸の導入候補位置のリストアップ
ステップ2. リストアップした配置での量子化学計算による三核亜鉛構造の安定度の予測

【用语解説】

1)サイトカイン:细胞から分泌される生理活性物质の総称。免疫応答、炎症反応、细胞増殖など様々な生命现象の调节に関わる。

【论文情报】

タイトル: A Cytokine-based Designer Enzyme with an Abiological Multinuclear Metal Center Exhibits Intrinsic and Extrinsic Catalysis
着者: Akiko Ueno#, Fumiko Takida#, Tomoki Kita, Takuro Ishii, Tomoki Himiyama*, Takuya Mabuchi*, and Yasunori Okamoto* #共筆頭着者、*責任着者)
掲载誌: Nature Communications
DOI:

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问い合わせ先

(研究に関すること)
東北大学 流体科学研究所 准教授
馬渕拓哉(まぶち たくや)
Tel: 022-217-5225
Email: mabuchi*tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

(报道に関すること)
东北大学流体科学研究所
国际研究戦略室(広报)
罢贰尝:022-217-5873
贰尘补颈濒:颈蹿蝉-办辞丑辞*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫(*を蔼に置き换えてください)

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