解 説 ビタミン B 12 人工酵素 光の照射で環境汚染物質を分解! 嶌越 恒 久枝良雄 然の触媒として数かずの精密な生体反応に関与天する酵素. そのしくみを研究 応用してバイオ インスパイアード触媒へと進化させたビタミン B 12 人 工酵素は, 光の照射により, さまざまな環境汚染物質 の分解 除去に貢献する夢の触媒として期待されている. ビタミン B 12 とは B 12 1 µg B 12 B 12 D. odgkin R. B. Woodward Woodward-offmann Woodward12 1 5,6- しまこし ひさし 九州大学大学院工学研究院応用化学部門助教, 1993 年同志社大学工学部工業化学科卒業, 博士 ( 工学 ).< 研究テーマ> 錯体化学, 有機光化学,< 趣味 >ジョギング, 本屋巡りひさえだ よしお 九州大学大学院工学研究院応用化学部門教授, 1981 年九州大学大学院工学研究院修士課程修了, 工学博士,< 研究テーマ> 生体機能関連化学, 有機電気化学,< 趣味 > 美術館巡り, 買い物 B 12 B 12 B 12 B 12 ビタミン B 12 の酵素反応 B 12 10 1 1 Dehalococcoides ethenogenes Dehalobacter restrictus B 12 B 12 2 3 B 12 4 ビタミン B 12 酵素反応を再現するには B 12 +1 +3 32 化学 Vol.66 o.10 (2011)
ビタミン B 12 人工酵素 2 C 2 C 3 C 3 C 2 C 3 C C 3 C 2 C 3 C 2 L Co C 3 C 3 C 3 C 3 L C2 2 B 12 LC 3 B 12 LC B 12 C C X 2 C 3 X C 3 P C 2 5,6-2 CoA C CoA C -CoA -CoA 3 + S C C 図 1 ビタミン B 12 誘導体の構造と関与する反応 C 2 3 + 3CS C 2 C C +1 +2 +3 B 12 B 12 B 12 B 12 B 12 B 12 Co I Co I 3 a 3 b B 12 B 12 光を使ってみよう! B 12 B 12 B 12 B 12 B 12 B 12 II 4II 1 1.35 V vs. Ag/Ag 5 B 12 E 1/2 /Co I 0.65 V vs. Ag/Ag Co I 4 B 12 DDT 420 nm 3 DDT DDD B 12 化学 Vol.66 o.10 (2011) 33
解 説 Co I a R Co I +RCI b R +R 図 2 酸化還元に伴うビタミン B 12 誘導体の色の変化 図 3 コバルト 炭素結合 ab Co I 6 B 12 2 B 12-5 ab 40,000 6 8 nm 5 cuv-vis B 12 2 3 B 12 B 12 B 12 Co I 1000 5 a -1/10 [Ru(II)(bpy) 3 ] 2 + * λ 420 nm bpy 1.35Vvs.Ag/Ag [Ru(bpy) 3 ] + Ru II 3 C 2 C 3 C 3 C 3 C 2 C 3 C C 2 C 3 C 3 Co C 3 C 2 C 3 B 12 C 3 C 2 C 3 E 1/2 ( /Co I )0.65 V vs. Ag/Ag C 3 C 3 C 2 C 3 C 2 C 3 Co I DDD + [Ru(II)(bpy) 3 ] 2+ DDT 図 4 光誘起電子移動型ビタミン B 12 触媒反応 34 化学 Vol.66 o.10 (2011)
ビタミン B 12 人工酵素 a b n m o Br 3C 2C 3C 2C C 2 C 3 + Ru 3 C 2 C Co c 2CI 4 C 2 C 3 C 2 C 3 20 nm 図 5 ビタミン B 12 - ルテニウム増感剤ハイブリッドポリマー abc TEM a C C 3 C 3 C C C C 3 C 3 C 3 C b 3 C C 3 C 3 C C c + Co I DDT 図 6 酸化チタン-ビタミン B 12 ハイブリッド触媒 ab Co Ic B 12 7 酸化物半導体と組み合わせたら? 0.5 V vs. E p 7.0, 2 8 化学 Vol.66 o.10 (2011) 35
解 説 * Co I 3 C 2 C 3 C 2 C C 3 C 2 C 3 C 3 C 2 C 3 DDT 3 C 3 C 3 C 2 C 3 C C 3 C 3 C 3 + C 2 C 3 CI 4 C 2 C 3 DDD 図 7 光増感型ビタミン B 12 触媒反応 B 12 Co I B 12 B 12 6 a 1 - B 12 Co I 6 b B 12 Co I DDT 6 c 9 10 ビタミン B 12 が光増感性を示した! B 12 B 12 B 12 B 12 Co I B 12 DDT 7 B 12 7 11 B 12 12 ビタミン B 12 のさらなる応用に向けて B 12 36 化学 Vol.66 o.10 (2011)
ビタミン B 12 人工酵素 B 12 B 12 B 12 謝辞 参考文献 1B. Kräutler, D. Arigoni, B. T. Golding, Eds., Vitamin B 12 and B 12 - Proteins, Wiley-VC, Weinheim 1998K. L. Brown, Chem. Rev., 105, 2075 2005 80, 597 20062 58 1049 2003 49 599 2006 2007p.1943K. akamura, Y. isaeda, L. Pan,. Yamauchi, Chem. Commun., 2008, 5122 11 213 20114 TCI 138, 2 2008K. M. Kadish, K. M. Smith, R. Guilard Eds., Y. isaeda,. Shimakoshi, andbook of Porphyrin Science, vol.10, World Scientific, Singapor2010p.3135A. Juris, V. Balzani, F. Barigelletti, S. Campagna, P. Belser, A. von Zelewsky, Coord. Chem. Rev., 84, 85 1988 6. Shimakoshi, M. Tokunaga, T. Baba, Y. isaeda, Chem. Commun., 2004, 1806. Shimakoshi, S. Kudo, Y. isaeda, Chem. Lett., 34, 1096 2005 38, 174 20077. Shimakoshi, M. ishi, A. Tanaka, K. Chikama, Y. isaeda, Chem. Commun., 47, 6548 20118 2004 20059. Shimakoshi, E. Sakumori, K. Kaneko, Y. isaeda, Chem. Lett., 38, 468 2009. Shimakoshi, M. Abiru, S.-I. Izumi, Chem. Commun., 2009, 6427. Shimakoshi, M. Abiru, K. Kuroiwa,. Kimizuka, M. Watanabe, Y. isaeda, Bull. Chem. Soc. Jpn., 83, 170 201010S.-I. Izumi,. Shimakoshi, M. Abe, Y. isaeda, Dalton Trans., 39, 3302 201011 200512. Shimakoshi, L. Li, M. ishi, Y. isaeda, Chem. Commun., in press. DI:10.1039/C1CC12482J 化学 Vol.66 o.10 (2011) 37