Mechanistsic Studies on the Catalase Reactions: Introduction of Catalase Activity into Heme Proteins.

过氧化氢酶反应的机理研究:将过氧化氢酶活性引入血红素蛋白。

基本信息

  • 批准号:
    14209019
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 29.12万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The catalase reaction has been studied in detail by using myoglobin (Mb) mutants. Compound I of Mb mutants (Mb-I), a ferryl species (Fe^<IV>=O) paired with a porphyrin radical cation, is readily prepared by the reaction with a nearly stoichiometric amount of m-chloroperbenzoic acid (mCPBA). Upon the addition of H_2O_2 to an Mb-I solution, Mb-1 is reduced back to the ferric state without forming any intermediates. This indicates that Mb-I is capable of performing two-electron oxidation of H_2O_2 (catalatic reaction). GC-MS analysis of the evolved O2 from a 50:50 mixture of H_218O_2/H_2^<16>O_2 solution containing H64D or F43H/H64L Mb showed the formation of 18O2 (m/e=36) and 16O2 (m/e = 32) but not ^<16>O^<18>O (m/e = 34). This implies that O2 is formed by two electron oxidation of H_2O_2 without breaking the O-O bond. Deuterium isotope effects on the catalatic reactions of Mb mutants and catalase suggest that the catalatic reactions of Micrococcus lysodeikticus Catalase (MLC) and F43H/H64L Mb proceed via an ionic mechanism with a small isotope effect of less than 4.0, since the distal histidine residue is located at a proper position to act as a general acid-base catalyst for the ionic reaction. In contrast, other Mb mutants such as H64X (X: A, S, and D) and L29H/H64L Mb oxidize H_2O_2 via a radical mechanism in which a hydrogen atom is abstracted by Mb-I with a large isotope effect in a range of 10 to 29, due to a lack of the general acid-base catalyst
利用肌红蛋白突变体对过氧化氢酶反应进行了详细研究。Mb突变体的化合物I(Mb-I),<IV>与卟啉自由基阳离子配对的铁基物质(Fe^ =O),容易通过与接近化学计量量的间氯过苯甲酸(mCPBA)反应来制备。在Mb-1溶液中加入H_2O_2后,Mb-1被还原回铁态,不生成任何中间体。这表明Mb-Ⅰ具有双电子氧化H_2O_2的能力。用GC-MS分析了H_218O_2/H_2^O_2(50:50)混合液<16>中H_64D或F43 H/H64 L Mb放出的O_2,结果表明生成了~(18)O_2(m/e=36)和~(16)O_2(m/e = 32),但没有生成^<16>O^<18>O(m/e = 34)。这表明O_2是由H_2O_2在不破坏O-O键的情况下通过双电子氧化形成的。氘同位素对Mb突变体和过氧化氢酶的过氧化氢反应的影响表明,溶壁微球菌过氧化氢酶(MLC)和F43 H/H64 L Mb的过氧化氢反应是通过离子机制进行的,同位素效应小于4.0,因为远端组氨酸残基位于适当的位置,作为离子反应的一般酸碱催化剂。与此相反,其他Mb突变体如H64 X(X:A,S,D)和L29 H/H64 L Mb通过自由基机制氧化H_2O_2,在10 - 29的范围内,由于缺乏一般的酸碱催化剂,Mb-I具有很大的同位素效应

项目成果

期刊论文数量(100)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Watanabe, Monooxygenation of an Aromatic Ring by F43W/H64D/V681 Myoglobin Mutant and Hydrogen Peroxide.
Watanabe,F43W/H64D/V681 肌红蛋白突变体和过氧化氢对芳环的单氧合。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T.D.Pfister;T.Ohki;T.Ucno;I.Hara;S.Adachi;Y.Makino;N.Ueyama;Y.Lu;Y.
  • 通讯作者:
    Y.
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Y.Watanabe
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T.Abura、S.Ogo、Y.Watanabe、S.Fukuzumi:“水溶性氢化铱的分离和晶体结构。酸性介质中羰基化合物酸催化转移氢化的稳健且高活性的催化剂”J.Am.
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
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    0
  • 作者:
    S.Ogo;B.Kure;H.Nakai;Y.Watanabe;S.Fukuzumi
  • 通讯作者:
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R.Yamahara、S.Ogo、H.Masuda、Y.Watanabe:“(儿茶酚)铁(III)复合物:儿茶酚双加氧酶的儿茶酚结合铁(III)形式的结构和功能模型”J。
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