分子軌道計算を基盤とした酵素モデルの分子設計

基于分子轨道计算的酶模型的分子设计

• 批准号: 05780414
• 负责人: 江口 正
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05780414/
• 关键词: 分子軌道計算; 酵素モデル; NADH; 遷移状態; 分子設計; 合成

本研究は、酵素反応における素反応を分子軌道計算を行なうことにより解析し、酵素の高い反応効率を分子軌道レベルで考察すると共にその結果を基盤として高い分子認識能あるいは高い選択性を有するモデル反応を人工的に設計することを目的としている。酵素反応の高い反応効率および高い選択性をモデル化するに当たって、遷移状態の安定化と反応のエントロピーの低減が効率、選択性に関与すると考え、それらを分子軌道計算によって算出し、酵素反応モデル、分子認識を計算科学的な手法で設計するという新たな方法論で行なうことを特徴としている。まず、酵素モデル反応として、補酵素のNADHを利用する酸化還元反応を取り上げた。この反応の遷移状態の構造をNADの還元型(NADH)の活性部位であるジヒドロニコチンアミド誘導体によるフェニルグリオキシル酸メチルのマグネシウムイオン存在下における還元反応をモデルとして半経験的分子軌道計算によって算出した。その結果、マグネシウムイオンに基質とNADHモデルの3つのカルボニル基が配位しており、さらにもう1つ配位子の導入が可能であると考えられる遷移状態が得られた。この遷移状態を実験的に確認すべく、ジヒドロニコチンアミド部分をジアセトングルコース誘導体に結合させたモデルを合成し、フェニルグリオキシル酸メチルの不斉還元を検討した。その結果、これらのモデルにおける不斉還元の立体化学は算出した遷移状態構造を考えると矛盾なく説明できることが分かり、遷移状態構造が正しく算出されていることが確認された。現在、得られた遷移状態の構造を基にさらに不斉還元の不斉収率向上が予測されるモデルを設計すると共に実験値と理論計算を比較検討し、より高度な酵素モデルへと発展させる予定である。

In this study, the molecular orbital calculation of enzyme reaction was carried out, and the molecular orbital calculation of enzyme reaction was investigated. The results showed that the molecular orbital calculation of enzyme reaction was based on the molecular recognition of enzyme reaction. High efficiency of enzyme reaction, high selectivity, low efficiency of enzyme reaction, stability of transition state, molecular orbital calculation, calculation of enzyme reaction, molecular recognition, computational science, design of new methodological characteristics, etc. In addition, the enzyme activity of NADH was increased by increasing the activity of NADH. The structure of the transition state of the reaction is determined by the calculation of the molecular orbital of NADH in the presence of the active site of NADH. As a result, the host and NADH groups are coordinated, and the introduction of the ligand is possible. The transition state is confirmed, and the transition state is determined. The results of the calculation of the stereochemistry of the transition state structure are shown in the table below. Now, the structure of the migration state is based on the prediction of the return rate of the element. The design of the element is based on the theoretical calculation of the comparison and the calculation of the height of the enzyme.