生体系金属錯体における特異なスピン系の電子スピン共鳴(EPR)による解析

生物金属配合物中独特自旋系统的电子自旋共振 (EPR) 分析

• 批准号: 04225221
• 负责人: 堀 洋
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04225221/
• 关键词: ヘム蛋白質; 一酸化窒素; 光解離中間体; 電子スピン共鳴; 磁気双極子相互作用; スピン・スピン交換相互作用; シトクロームP450; 基質結合

ヘム蛋白質の研究においてEPR分光法は不対電子を持つ金属をプローブとして活性中心の配位子、基質結合構造や酵素反応機構等、構造と機能を追究する重要な手段となる。一酸化窒素(NO)は電子スピンS=1/2を持ち、電子スピンS=5/2または1/2の金属錯体に配位すると「EPR不活性」となる。両スピン間の強い相互作用を光照射で弱めると弱いスピン相互作用によるEPRが観測される。極低温でトラップされた光解離中間体分子種のEPR吸収は解離した配位子と中心金属間距離情報、周辺アミノ酸残基の立体構造を反映するから、ヘム蛋白質における配位子分子結合過程の動的解析、基質反応機能と構造の相関の議論が可能になる。P450中、X線結晶構造解析の進んでいるシトクロームP450camを用い、酸化型NO複合体の極低温に於ける光解離中間体のEPR解析と基質結合部位の立体構造の相関を明らかにする事を試みた。camphor非存在下のNO複合体を5Kで光照射するとP450特有の高スピン吸収と、NO非結合で見られる低スピン吸収が現われた。これらのEPR吸収には磁気双極子相互作用に因る線幅増大はほとんど見られない。この事は光解離したNO分子はヘム鉄からかなり遠くまで動き得る程ヘム空間が広い事を示唆している。NOが解離した結果、本来の配位子が再結合し低スピン吸収を出現させたと考えられる。第六配位座が空の状態のものもある事は高スピン吸収の存在から窺える。一方、camphor存在下での光解離中間体のEPRは基質非存在下とは異なりゼロ磁場側付近から高磁場にかけて幅広い特異な吸収が観測された。基質結合にともないヘム空間の立体障害が大きくなりNOが完全に光解離せず、ヘム鉄のスピンとNOのスピンのスピン交換相互作用による異常な吸収が現われたと解釈できる。camphorより小さい、あるいはより大きい基質存在下での光解離中間体のEPRのより詳細な実験・解析を進めている。

EPR spectroscopy is an important method for investigating the structure and function of proteins, such as electron binding, metal binding, active center ligand, matrix binding structure and enzyme reaction mechanism. An acidic element (NO) has an electron atom S=1/2 and an electron atom S=5/2, and a metal atom S = 1/2 is coordinated with an electron atom S = 1/2. The strong interaction between the light and the weak interaction between the light and the light. EPR absorption dissociation of photodissociated intermediate molecules at very low temperatures, information on the distance between ligands and central metals, reflection of the stereostructure of peripheral acid residues, analysis of the dynamics of ligand molecular binding processes in proteins, and discussion of the correlation between matrix reaction functions and structures are possible. Progress in the analysis of P450 intermediate and X-ray crystal structure, the application of P450cam, the EPR analysis of photodissociation intermediates and the correlation between the stereostructure of matrix binding sites of acidified NO complexes at very low temperatures. NO complex in the absence of camphor: high absorption characteristic of P450 under light irradiation at 5K, low absorption characteristic of NO unbinding EPR absorption and magnetic dipole interaction are caused by the increase in amplitude of the line. The NO molecule is dissociated from the light and the NO molecule is dissociated from the light. NO dissociation results in recombination of the original ligand. The sixth coordination site is empty. In the presence of a single, camphor, the photodissociation intermediate and the EPR substrate are not detected in the presence of a magnetic field. Matrix binding, spatial, and steric barriers are present in large quantities, and NO is completely dissociated from Fe and NO by the interaction of Fe and NO with the interaction of Fe and NO EPR of photodissociation intermediates in the presence of host

项目成果

Motomari TSUBAKI: "Structure of Heme-Copper Binuclear Center of the Cytochrome 60 Complex of Escherichia coli:EPR and Fourier-transform Infrared Spectroscopic Studies" Biochemistry. (1993)

Motomari TSUBAKI：“大肠杆菌细胞色素 60 复合物的血红素-铜双核中心的结构：EPR 和傅里叶变换红外光谱研究”生物化学。

Hiroshi HORI: "Electronic and Stereochemical Characterizations of Intermediates in the Photolysis of Ferric Cytochrome P450scc Nitrosy Complexes:Eflocts of Cholesterol and its Anelogues on Ligand Binding Structures" The Journal of Biological Chemistry. 26

Hiroshi HORI：“铁细胞色素 P450scc 亚硝基配合物光解过程中中间体的电子和立体化学表征：胆固醇及其类似物对配体结合结构的影响”《生物化学杂志》。

Masao IKEDA,SAITO: "Coordination Structure of the Ferric Heme Iron in Engineered Distal Histidine Myoglobin Mutants" The Journal of Biological Chemistry. 267. 22843-22852 (1992)

Masao IKEDA，SAITO：“工程远端组氨酸肌红蛋白突变体中三价血红素的配位结构”生物化学杂志。