人工金属酵素.選択的化学変換から生化学的応用まで

Artificial Metalloenzymes: From Selective Chemical Transformations to Biochemical Applications.

• Tomoki Himiyama
• Yasunori Okamoto

抄録

人工金属酵素は、タンパク質を足場とした合成金属錯体で構成されています。人工金属酵素は、均一系触媒と生体触媒の両方の性能を併せ持っています。具体的には、水中での非自然反応や自然から着想を得た反応をマイルドな条件で選択的に触媒することができます。ここ数年、非天然アミノ酸を遺伝子的に組み込んだArMの構築や、ArMの誘導進化がこの分野で大きな関心を集めています。また、タンパク質の足場内でコンパートメント化することにより、不活性化する生体分子の海の中でも合成金属錯体が機能を維持できることから、ArMの生化学的応用が着実に増加してきている。本レビューでは、以下の最新情報を紹介する。本レビューでは、1)反応の種類に応じて新たに報告された金属錯体、2)化学酵素カスケードや細胞内/触媒作用を含む金属錯体のユニークな生化学的応用について紹介する。ArMは、有機合成の触媒として、またケミカルバイオロジーのツールとして、医薬品への応用が期待されています。

Artificial metalloenzymes (ArMs) comprise a synthetic metal complex in a protein scaffold. ArMs display performances combining those of both homogeneous catalysts and biocatalysts. Specifically, ArMs selectively catalyze non-natural reactions and reactions inspired by nature in water under mild conditions. In the past few years, the construction of ArMs that possess a genetically incorporated unnatural amino acid and the directed evolution of ArMs have become of great interest in the field. Additionally, biochemical applications of ArMs have steadily increased, owing to the fact that compartmentalization within a protein scaffold allows the synthetic metal complex to remain functional in a sea of inactivating biomolecules. In this review, we present updates on: 1) the newly reported ArMs, according to their type of reaction, and 2) the unique biochemical applications of ArMs, including chemoenzymatic cascades and intracellular/ catalysis. We believe that ArMs have great potential as catalysts for organic synthesis and as chemical biology tools for pharmaceutical applications.