酸素および一酸化窒素のヘムによる活性化に及ぼすチオレート軸配位子効果

硫醇盐轴向配体对血红素诱导的氧和一氧化氮活化的影响

• 批准号: 11116207
• 负责人: 樋口 恒彦
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11116207/
• 关键词: シトクロムP450; NO合成酵素; チオレート; ポルフィリン; X線結晶構造解析; 共鳴ラマン分光; 酸化反応; 触媒

シトクロムP450およびNO合成酵素(NOS)の活性中心のヘムの軸配位子が共通してシステインのチオレート(S)であることはヘム酵素として特異であるが酵素化学的にはこれらヘムーチオレート酵素の強力な反応性とその構造的特徴との関連は未解明であった。また近年P450およびNOSにおけるS原子へのNHの水素結合の存在が明らかになったがこの水素結合が反応性に及ぼす影響は未解明なためNH-S水素結合を有し且つ反応性の検討可能なアルカンチオレート配位モデルの構築を行い検討を加えた。SR錯体の構造にS原子に水素結合を形成し得る位置にアミドのNHをリンカー部分に導入した錯体(SR-HB)を設計し合成を行った。SR-HB錯体ではソーレ帯吸収が他より短波長シフトしていた。SR-HB錯体のX線結晶構造解析を試みたところ解析に成功した。構造はほぼ予想通りでありFe-S結合距離は2.18Åと合成錯体としてはP450自身に最も近かった。また、NH…S間距離は2.7Åであり水素結合の存在を示唆した。次にFe-S結合次数の比較を共鳴ラマン分光を用いて行った。その結果合成ヘムチオレート錯体として初めてvFe-S modeを観測し、SR-HBがSRより28cm^<-1>高波数であったことから、水素結合によりFe-S結合の結合次数が高まったと考えられた。SR-HB錯体の触媒的酸素活性化能をSR錯体等と比較検討するために、活性種の反応性を鋭敏に反映するアルカンーオレフィン競争反応をmCPBAを酸化剤として行った。その結果、SR錯体はイミダゾール配位やクロル配位ヘムに比較し10倍アルカン酸化を優先したがSR-HBではややアルカン酸化比率が低下し、活性種が求電子性がSRに比べて高まっていることがわかった。以上精密なモデル錯体の合成に成功し、酵素機能解明に寄与する生物無機化学的研究を行い得た。

P450 and NO synthase (NOS) have been identified as the most common axis ligand in the active center of NOS. In recent years, the existence of P450 and NOS in NH water binding between S atoms has been clearly demonstrated, and the influence of water binding on NH water binding has not been clarified. The structure of SR-HB is composed of S atoms and NH atoms. SR-HB is a good choice for short wavelength absorption. X-ray crystallographic analysis of SR-HB dislocation was successfully performed. The Fe-S binding distance is 2.18. The composite dislocation is closest to P450 itself. The distance between NH and S is 2.7. Comparison of Fe-S binding times As a result, the frequency of Fe-S <-1>binding is high, and the frequency of Fe-S binding is high. SR-HB complex catalyst acid activation energy SR complex, etc., comparative study, active species reaction, sensitive reaction, competition reaction, mCPBA acidification As a result, SR-HB complexes have a ten-fold preference over SR-HB complexes, and SR-HB complexes have a lower acidification ratio than SR-HB complexes. SR-HB complexes have a higher acidity than SR-HB complexes. The synthesis of these precise enzymes and the elucidation of enzyme functions have been successfully carried out in the study of bioinorganic chemistry.

项目成果

Noriyuki Suzuki: "Novel Iron Porphyrin-alkanethiolate Complex with Intramolecular NH...S Hydrogen Bond : Synthesis,Spectroscopy and Reactivity"J.Am.Chem.Soc.. 121・49. 11571-11572 (1999)

铃木纪之：“具有分子内NH...S氢键的新型铁卟啉-链烷硫醇络合物：合成、光谱学和反应性”J.Am.Chem.Soc. 121・49（1999）。

Shin Mizukami: "Imaging of Caspase-3 Activation in HeLa Cells Stimulated with Etoposide Using a Novel Fluorescent Probe"FEBS Lett.. 453・3. 356-360 (1999)

Shin Mizukami：“使用新型荧光探针对依托泊苷刺激的 HeLa 细胞中的 Caspase-3 激活进行成像”FEBS Lett.. 453・3 (1999)

Naoki Umezawa: "Novel Fluorescent Probes for Singlet Oxygen"Angew. Chem.. 38・19. 2899-2901 (1888)

Naoki Umezawa：“新型单线态氧荧光探针”Angew.. 2899-2901 (1888)

Nobutaka Kobayashi: "Dipeptides Containing L-Arginine Analogs: New Isozyme-selective Inhibitors of Nitric Oxide Synthase"Boil. Pharm. Bull.. 22・9. 936-940 (1999)

小林信隆：“含有 L-精氨酸类似物的二肽：一氧化氮合成酶的新同工酶选择性抑制剂”，Boil. 22・940 (1999)。

Hirotatsu Kojima: "Fluorescent indicators for nitric oxide based on rhodamine chromophore"Tetrahedron Lett.. 41・1. 69-72 (2000)

小岛弘达：“基于罗丹明发色团的一氧化氮荧光指示剂”Tetrahedron Lett.. 41・1 (2000)。