酵素班　〜酵素によって有用物質を生産する（バイオプロダクション）〜

　はじめに

　バイオテクノロジー、すなわち“生体内で営まれている各種の生体化学反応をうまく利用し、有用物質を生産するなどして人類社会に貢献する科学技術”は、21世紀を支えるテクノロジーの重要な柱になると期待されている。その中でも、生体触媒を用いた物質生産、すなわちバイオプロダクションは、今後の社会において重要な応用の一つである。酵素の持つ“選択性”（反応特異性、基質特異性、位置選択性、立体選択性）は、最も重要な性質の一つであり、有機合成用触媒として非常に魅力的である。

　本研究室の手法について

逆ミセル法

　有機媒体中において親水部を内側に向け、疎水部を溶媒側に露出した逆ミセルを形成させ、water poolと呼ばれる逆ミセルの内水相に酵素を溶解させることで有機溶媒中において酵素活性を発現させる手法である。

界面活性剤−酵素複合体法

　酵素を溶解させた水相と界面活性剤溶解させた有機相をそれぞれ調製し、W/Oエマルションを作成し、溶媒を留去して乾燥させることにより調製できるものであり、酵素を界面活性剤で被覆しているために有機溶媒による酵素の変性を防ぐことができるため有機溶媒中においても酵素活性が発現するというものである。

細胞触媒法

　大腸菌に、遺伝子組換えによって酵素を発現させ、大腸菌そのものを触媒とするものである。

　既往の研究報告

  1. H. Ichinose, J. Michizoe, T. Maruyama, N. Kamiya and M. Goto, Electron transfer reactions and functionalization of cytochrome P450cam monooxygenase system in reverse micelles. Langmuir, 20, 5564-5568 (2004).
  2. J. Michizoe, H. Ichinose, N. Kamiya, T. Maruyama, M. Goto, Functionalization of the cytochrome P450cam monooxygenase system in the cell-like aqueous compartments of water-in-oil Emulsions. J Biosci Bioeng 99, 12-17 (2005).
  3. T. Mouri, J. Michizoe, H. Ichinose, N. Kamiya, and M. Goto, A recombinant Escherichia coli whole cell biocatalyst harboring a cytochrome P450cam monooxygenase system coupled with enzymatic cofactor regeneration. Appl. Microbiol. biotechnol., 72, 514-520 (2006).
  4. T Mouri, N Kamiya, M Goto, Increasing the catalytic performance of a whole cell biocatalyst harboring a cytochrome P450cam system by stabilization of an electron transfer component. Biotechnol. Lett., 28, 1509-1513 (2006).
  5. 道添純二、一瀬博文、丸山達生、神谷典穂、後藤雅宏、２００６論文賞紹介、生物工学会誌、第８５巻、p.14 (2007).
  6. T. Mouri, T. Shimizu, N. Kamiya, H. Ichinose, M. Goto, " Design of a cytochrome P450BM3 reaction system linked by two-step cofactor regeneration catalyzed by a soluble transhydrogenase and glycerol dehydrogenase", Biotechnol. Prog., (2009) in press.

　関連論文

  1. H. Ichinose, N. Kamiya, M. Goto, Enzymatic Redox Cofactor Regeneration in Organic Media: Functionalization and Application of Glycerol Dehydrogenase and Soluble Transhydrogenase in Reverse Micelles. Biotechnol. Prog., 21, 1192-1197 (2005).
  2. H. Hirakawa, N. Kamiya, T. Tanaka, T. Nagamune, Intramolecular electron transfer in a cytochrome P450cam system with a site-specific branched structure, Protein Eng. Des. Sel., 20, 453-459 (2007).