生理活性物質の生合成反応における酵素の役割

酶在生理活性物质生物合成反应中的作用

• 批准号: 20038005
• 负责人: 森 聖治
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Ibaraki 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20038005/
• 关键词: プロスタサイクリン合成酵素; 酵素反応機構; ヘム; 密度汎関数法計算; 触媒ポケット; スピン状態; 分子動力学計算; リチウムイノラート; トロンボキサンA_2合成酵素; シトクロムP450; 密度汎関数法; 一電子移動

本研究では,有機反応機構やQM/MM法を用いた金属触媒反応機構の解明で培った経験を活かし,プロスタグランジン類(プロスタグランジンD_2/E_2)の合成酵素反応機構における酵素の効果について,量子化学計算,分子ドッキング,分子動力学を用いて検討する。本年度の成果は以下の通りである.(1)プロスタサイクリンの生合成反応機構:シトクロムP450(プロスタサイクリン合成酵素、PGIS)によるプロスタサイクリンの生合成のモデル反応機構をUB3LYP密度汎関数法により検討した.三価の鉄を経由するよりも,酸素-酸素のホモリティック開裂によりいったん四価になったのち、炭素ラジカルから鉄への-電子移動により三価にもどる経路のほうがエネルギー的に安定であることを示した.さらに、酵素のヘム周りのアミノ酸残基モデルを考慮しない計算モデルでは、高スピン状態が低スピン状態に比べて安定だったのに対し、アミノ酸残基モデルを考慮すれば低スピン状態が中間スピンや高スピン状態にくらべて、エネルギー的に安定でる結果を得た。すなわち、スピン状態を考えるにはとくに、基質がヘムと結合する触媒ポケットを小さくする役目を果たすTrp残基の影響が大きいことを量子化学的に示した。さらに、AMBER力場を用いた分子動力学計算を、水分子を含めて行い、触媒ポケットにある水分子は数えられるほどしかないことを示し、疎水性であることを予測させる結果を得た。(2)関連する反応機構研究として、エンドペルオキシドの鉄-ポルフィリン錯体反応におけるアキシアル効果を理論的に解明したこと、リチウムイノラートのアルキルチオケトンとの反応で、生成するアルケンの幾何選択性の高さを量子化学的に説明することができた。

In this study, the organic reaction mechanism and QM/MM method were used to study the catalytic activity of the metal-catalyst reaction mechanism, the effect of the enzyme in the synthetic enzyme reaction mechanism, quantum chemistry calculation, molecular chemistry calculation and molecular dynamics. The results of this year are as follows: (1)Biosynthesis reaction mechanism of protein: P450(protein synthase, PGIS), UB3LYP density pan-correlation method, UB3LYP density pan-correlation method. 3. The iron chain is divided into four parts: 1. The iron chain is divided into three parts: 1. The iron chain is divided into four parts: 1. The iron chain is divided into three parts: 1. The iron chain is divided into three parts: 1. The iron chain is divided into four parts: 1. The iron chain is divided into three parts: 1. The iron chain is divided into three parts: 1. The iron chain is divided into four parts: 1. The iron chain is divided into three parts: 1. In addition, the stability of the enzyme in the low and high temperature states was calculated by considering the stability of the enzyme in the low and high temperature states. The effect of Trp residues on the growth and development of human beings is demonstrated by quantum chemistry. The results of molecular dynamics calculation, water molecule inclusion, catalyst and water molecule prediction were obtained. (2)Related research on reaction mechanism and theoretical explanation of reaction mechanism, geometric selectivity and quantum chemistry

项目成果

Theoretical studies on Isomerization of Prostaglandin H_2

前列腺素H_2异构化的理论研究

• 发表时间: 2008
• 作者: Tetsuya K. Yanai;Seiji Mori;Seiji Mori
• 通讯作者: Seiji Mori

Theoretical and UV Resonance Raman Spectroscopic Studies on Prostaglandin D_2 Synthase : A Role of Glutathione and Active Site Structures in the Reaction Mechanisms

前列腺素 D_2 合成酶的理论和紫外共振拉曼光谱研究：谷胱甘肽和活性位点结构在反应机制中的作用

• 发表时间: 2008
• 作者: Jun Ochiai;Tetsuya K.Yanai;Seiji Mori;Tsunehiko Higuchi;A. Sekiguchi;H. Yasuda;野内哲也;M. Igarashi;Y.Inokuchi;R.Nakanishi;Seiji Mori;A. Sekiguchi;A.Muraoka;五十嵐正安;森聖治;A. Muraoka;安田浩之;山口直人
• 通讯作者: 山口直人

Density Functional Studies on Thromboxane Biosynthesis : Meehanism and Role of the Heme-Thiolate System

血栓素生物合成的密度泛函研究：血红素-硫醇盐系统的机制和作用

• 发表时间: 2008
• 期刊: Chem. Asian J. 3
• 作者: T. Takayanagi;T. Yoshikawa;A. Kakizaki;M. Shiga;M. Tachikawa;野内哲也
• 通讯作者: 野内哲也

Density functional studies on model isomerization reaction catalyzed by cytochrome P450

细胞色素P450催化模型异构化反应的密度泛函研究

• 发表时间: 2008
• 作者: Jun Ochiai;Tetsuya K.Yanai;Seiji Mori;Tsunehiko Higuchi;A. Sekiguchi;H. Yasuda;野内哲也;M. Igarashi;Y.Inokuchi;R.Nakanishi;Seiji Mori;A. Sekiguchi;A.Muraoka;五十嵐正安;森聖治
• 通讯作者: 森聖治

The Effect of Alkynyl Groups on Torquoselectivity. Highly Stereoselective Olefination of Alkynyl Ketones with Ynolates

炔基对扭矩选择性的影响。

• 发表时间: 2009
• 期刊: J. Am. Chem. Soc. 131
• 作者: Yoshikawa;T.;et al
• 通讯作者: et al