シャペロニンによる2-アントラセンカルボン酸の エナンチオ区別光環化二量化反応の制御

光をエネルギーとした光学活性化合物の合成の反応場として、生体高分子を応用する研究をしています。医薬品や液晶化合物など幅広い分野で重要な光学活性化合物は、主に熱をエネルギー源として合成されています。光をエネルギー源とした環境に優しいクリーンな合成系が期待されていますが、反応効率の低さが課題であり、生体高分子の構造ポケットに原料となる化合物を選択的に取り込ませ、局所濃度を向上させることで反応効率の改善を目指しています。シャペロニンという直径 5nmの空洞をもつカプセル構造のタンパク質を利用し、反応化合物と結合・遊離を繰り返すことのできる新しい『可動式反応場』の構築を試みています。ドライな実験系（分子シミュレーション）とウェットな実験系（光化学、生化学）によるハイブリットなアプローチによって、個々の化合物に適したオーダーメイドの反応場としてシャペロニンを応用展開することを目的としています。

シャペロニン（GroEL）は、ATPの加水分解を伴って自身の構造を変化させながら、変性タンパク質を内部に取り込み構造形成した後に、放出する反応を繰り返す。当研究室で所有している100種類以上のGroEL変異体に対し、ドッキングシミュレーションで2-アントラセンカルボン酸（AC）結合サイトの傾向を分析し（図１）、ACとの高い相互作用が期待されるGroEL変異体を選定して光環化二量化反応の反応場に用いた。GroELとACの相互作用については、等温滴定型カロリメトリー（ITC）により解析した。GroELを用いたACの不斉光二量化を行ったところ（図２）、野生型GroELではキラルホストとして機能しなかったが、GroES結合サイト付近の変異体 GroEL^MELを用いた場合に不斉光反応場として機能することを見出した。今後は、不斉光反応場としての構造選択性を高くする変異のデザインを行い、実験データを重ねていく。