オリゴペプチド鎖を配位空間として用いた金属酵素機能モデルの構築

以寡肽链为配位空间构建金属酶功能模型

• 批准号: 20655012
• 负责人: 林 高史
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20655012/
• 关键词: オリゴペプチド; 金属酵素; 機能モデル; 金属錯体; 触媒

生体材料を用いた金属錯体の構築は、複雑な金属タンパク質のメカニズム解明に対して有用であるだけでなく、水中で働く環境負荷軽減型触媒の開発として極めて興味深いテーマである。本課題研究では、生体内でCd,Hg,Zn等の重金属の捕捉・無毒化を行うメタロチオネインと呼ばれる比較的小さなタンパク質(含システインオリゴペプチド)に着目し、メタロチオネインの1/3を占めるシステイン残基を利用して、タンパク質マトリクス内に鉄硫黄クラスターあるいは鉄・モリブデン硫黄クラスターを構築すること試みた。得られた新しいメタロチオネインは、巨大かつ複雑なニトロゲナーゼの簡単なモデルとして見なすことができ、『水中での窒素固定からアンモニアへの変換を触媒する安定な生体模倣機能分子の創製』を最終目的としている。具体的には、以下の成果を得た。(i)メタロチオネイン再構成法の確立メタロチオネインは、生物の細胞質に広く分布し、システインを極めて多く含む小規模のタンパク質である。このメタロチオネインは2つの独立したドメインから形成されているが、今回はこのうちαドメイン(30残基:含13システイン残基)に着目し、ペプチド合成によるαドメイン(アポタンパク質)の合成とαドメインを使った新しい非天然金属クラスター(鉄またはコバルト)とシステインのSH基で構成される錯体の合成に成功し、質量分析等で同定した。(ii)再構成メタロチオネインを用いたニトロゲナーゼ類似反応得られたメタロチオネイン鉄錯体を用いて、メチルレッド(ヒドラジン誘導体)の還元反応(N=N結合の水素付加反応)を実施した。その結果、ほぼ100%で、還元体のヒドラゾベンゼンが得られ、難しい窒素の還元の一つのステップの模擬反応を示すことができた。

使用生物材料的金属配合物的结构不仅有用，可用于阐明复杂金属蛋白的机制，而且对于开发催化剂而言，它也是一个非常有趣的主题，用于减少在水中工作的环境负荷。在这项研究中，我们专注于称为金属硫硫代蛋白的相对较小的蛋白质（半胱氨酸寡肽），该蛋白在体内捕获和解毒，例如在体内捕获cd，hg和Zn等重金属，并试图在使用CySteine Mantries中构建铁硫簇或铁/钼硫硫簇的铁硫簇或铁/钼硫酸盐。由此产生的新金属硫蛋白可以被视为一种巨大且复杂的氮素酶的简单模型，其最终目标是“创建稳定的仿生功能分子，从而促进氮固定为水中的氨的转化”。具体而言，实现了以下结果：（i）金属硫蛋白重构方法的建立金属硫蛋白是一种小型蛋白质，广泛分布在生物体的细胞质中并包含极高的半胱氨酸。该金属硫蛋白是由两个独立的域形成的，这次我们专注于α结构域（30个残基：13个半胱氨酸残基），并通过肽合成成功合成了α结构域（阿哌毒蛋白），并使用新的非自然金属集群（Iron或cobalt）和白细胞素质量的新复合物组成，并构成了α元组，并鉴定了α型群。 （ii）使用重构金属硫蛋白的氮气样反应使用获得的金属硫蛋白铁络合物来执行甲基红色（氢嗪衍生物）的还原反应（肼衍生物）（氢氮衍生物）（n = N键的氢添加反应）。结果，在几乎100％以100％的速度获得了氢苯苯的还原，并且可能会导致氮的难度降低的一个步骤的模拟反应。

项目成果

Construction of Supramolecular Polymer Formed by Hemoprotein Assembly

血红素蛋白组装形成的超分子聚合物的构建

• 发表时间: 2008
• 作者: S. Fukuoka;T. Yamamoto;Y. Nakazawa;A. Kobayashi;and H. Kobayashi;小林範久;Kazuma Yasuhara;Takashi Hayashi
• 通讯作者: Takashi Hayashi

タンパク質ポリマーが架橋された構造体

蛋白质聚合物交联的结构

• 发表时间: 2010