分子内反応補助基の協奏的効果による酵素類似触媒の高度機能化

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平成21年度は以下のように検討を行った。マンガンサレンに反応補助基を分子内に導入し、そのカタラーゼ様活性を飛躍的に高めることを目的とし、本年度は、昨年度合成した塩基性官能基を導入したマンガンサレン錯体を中心に、カタラーゼ様活性以外の活性、すなわちペルオキシダーゼ(Pox)様活性及びスーパーオキシドディスムターゼ(SOD)様活性について検討した。その結果、Pox様活性は、カタラーゼ様活性と相関があったが、官能基を導入したものは、カタラーゼ様活性と比較して相対的に低く、抗酸化化合物として好ましい特性を有していることがわかった。また、SOD様活性をチトクロムc法で測定したところ、単純なMnサレン錯体と比較して同等かそれ以上の活性を有していることもわかった。これにより、合成した錯体類は、カタラーゼ様活性とSOD様活性を併せ持つことが確認できた。さらに、ヒト培養細胞の過酸化水素毒性からの防御活性を検定したところ、10μMで十分な防御を行えるということがわかり、実際の生体系でも、高い抗酸化活性を発揮することが明らかとなった。次に、当研究室で開発した安定なチオレート配位鉄ポルフィリンであるSR錯体、及び硫黄への水素結合が存在するSR-HB錯体の酸化還元電位(Fe^<III>/Fe^<II>)を比較するとSR-HBの方が予想通り高電位であった。しかし、意外にも(Fe^<III>/Fe^<IV>)側の電位は、水素結合型の方が低電位であり、これは他の誘導体との比較でも、一般的であることがわかった。すなわち、鉄2価と4価の間の電位差が、水素結合により小さくなることを示し、水素結合の新しい効果と考えられる。ペルオキシドとの反応においても水素結合型の方が高い触媒活性を示し、水素結合が協奏機能を与えることを示した。今回見いだしたチオレート軸配位子への水素結合の効果は、酵素の合目的性を表す結果となり意義深いと考えられる。