（独）物質・材料研究機構は10月3日、生命活動を支える酵素の働きを人工的に再現した新しい触媒を開発したと発表した。酵素が生体内で特定の物質だけを識別して選択的に化学反応を進める仕組みを、ナノメートル（nm、1nmは10億分の1m）単位の微細な金粒子の表面に再現して実現した。発酵産業や医薬品生産に広く使われている酵素は、これまで微生物由来のものが主流だが、今後は化学合成によるより使いやすい“人工酵素”の実現に道が開かれると期待している。
　酵素は、鎖状の分子であるタンパク質が生体内で自然に折りたたまれて固有の立体構造を作る。生体内ではその立体構造の一部に特定の物質が取り込まれ、特定の化学反応だけが選択的に進む。生体内では多様な酵素がそれぞれ固有の化学反応を進めて、生命維持に欠かせない様々な化学反応を支えている。
　研究グループは、金ナノ粒子の表面に鎖状の有機分子「アルカンチオール分子」の単分子膜を結合させると、有機分子が特定の長さ・形の反応物質だけを抱え込むように取り込むことに注目。一方、金はさまざまな化学反応を促進する触媒活性を持つことから、この仕組みを利用すれば反応物質だけを識別して触媒活性を持つ金原子に近付け、特定の化学反応を選択的に進めることが可能と考えた。
　そこで、有機分子単分子膜を表面に結合させた直径10nmの金ナノ粒子1兆個を基板上に2次元的に固定。これを新型触媒として用いたところ、特定の化学反応を効率よく促進した。この結果、金ナノ粒子表面の鎖状の有機分子が、酵素タンパク質の立体構造と同様の働きをして、反応物質の長さや大きさを識別していることがわかった。
　金ナノ粒子は、化学的に安定で酸性・塩基性の水溶液や有機溶媒の中でも利用できるため、工業利用上の制約が少ない。また、表面に付ける有機分子をうまく設計すれば、様々な化学反応に対応できる可能性もあるため、同機構は、より複雑な触媒機能を持つ人工触媒への応用展開が期待されるとしている。

詳しくはこちら