メタロキノプロテイン活性部位の精密モデル化

キノプロテイン(キノン系補酵素を有する酸化環元酵素)は哺乳動物から植物、微生物に至る広い範囲にその存在が確認されており、生体内において主にアルコール、アミン、アミノ酸、アルデヒド、糖類などの代謝過程に深く関与している。なかでもアルコール脱水素酵素やアミン酸化酵素はその活性中心に金属が含まれており、メタロキノプロテインとして位置づけられているが、それらの機能や役割については不明な点が多く残されている。そこで本研究では、このメタロキノプロテインに着目し、その活性部位の精密モデル化を試みると共に、金属の果たしている役割や金属と補酵素の相互作用および反応機構の解明およびその応用を目的とした。本年度は主に補酵素PQQ(ピロロキノリンキノン)と金属の相互作用について詳細に検討を行った。まずはじめに、補酵素と金属との相互作用を調べるため、金属配位性置換基を有するピロロキノリンキノンの誘導体を設計し、その簡便な合成ルートを開発した。特にPQQのキノン部位やピリジン窒素およびピロール窒素と金属の相互作用を個別に評価するため、PQQの3つのカルボキシル基を位置選択的にエステル基で保護したモデルを幾つか合成し、それらの物性や化学的性質を調べ、PQQの場合と比較検討した。さらに合成したモデル化合物を用い、種々の金属に対する配位挙動について詳細に検討を加えた。特に本年度は、アルコール脱水素酵素の活性部位に含まれているカルシウムを取り上げ、各モデルとの錯体を合成しそれらの構造を決定するとともに、各錯体の物性や酸化機能を解明した。また、アルコール脱水素酵素の活性化剤として知られているアンモニアの役割を解明するため、各カルシウム錯体とアンモニアとの反応および生成物の構造や反応性について検討を加えた。

キノプロテイン(キノン系補酵素を有する酸化環元酵素)は哺乳動物から植物、微生物に至る広い範囲にその存在が確認されており、生体内において主にアルコール、アミン、アミノ酸、アルデヒド、糖類などの代謝過程に深く関与している。なかでもアルコール脱水素酵素やアミン酸化酵素はその活性中心に金属が含まれており、メタロキノプロテインとして位置づけられているが、それらの機能や役割については不明な点が多く残されている。そこで本研究では、このメタロキノプロテインに着目し、その活性部位の精密モデル化を試みると共に、金属の果たしている役割や金属と補酵素の相互作用および反応機構の解明およびその応用を目的とした。本年度は主に補酵素PQQ(ピロロキノリンキノン)と金属の相互作用について詳細に検討を行った。まずはじめに、補酵素と金属との相互作用を調べるため、金属配位性置換基を有するピロロキノリンキノンの誘導体を設計し、その簡便な合成ルートを開発した。特にPQQのキノン部位やピリジン窒素およびピロール窒素と金属の相互作用を個別に評価するため、PQQの3つのカルボキシル基を位置選択的にエステル基で保護したモデルを幾つか合成し、それらの物性や化学的性質を調べ、PQQの場合と比較検討した。さらに合成したモデル化合物を用い、種々の金属に対する配位挙動について詳細に検討を加えた。特に本年度は、アルコール脱水素酵素の活性部位に含まれているカルシウムを取り上げ、各モデルとの錯体を合成しそれらの構造を決定するとともに、各錯体の物性や酸化機能を解明した。また、アルコール脱水素酵素の活性化剤として知られているアンモニアの役割を解明するため、各カルシウム錯体とアンモニアとの反応および生成物の構造や反応性について検討を加えた。