Ni-Fe金属中心の構造化学的研究

Ni-Fe金属中心的结构化学研究

• 批准号: 11116214
• 负责人: 樋口 芳樹
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kyoto University
• 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-11116214/
• 关键词: [NiFe]ヒドロゲナーゼ; Ni-Fe金属活性中心; 超高分解能X線結晶解析; 非アミノ酸配位子; Sブリッジ配位子; CO結合型ヒドロゲナーゼ; 反応水素; 低温解析

[NiFe]ヒドロゲナーゼの活性部位における水素分解の反応機構を解明するために,水素の競争阻害剤である一酸化炭素(CO)とヒドロゲナーゼの複合体のX線結晶構造解析を行った.この酵素はNi-Fe活性部位に4本の非アミノ酸配位子を持ち,それらは(SO,CO,CN,S)と同定されている.このようにヒドロゲナーゼは金属配位子としてひとつのCO分子を持っているが,外からさらにCOを与えるとそれは可逆的な活性阻害剤となる.赤外吸収分光法や電子スピン共鳴分光法などの分光学的な研究からCO分子は活性中心のNi原子やFe原子と強い相互作用をしており,これらの金属原子に直接配位(あるいはそのすぐ近くに結合)することが示唆されていた.そこでCO原子により水素分解が妨げられることから,CO結合型の超高分解能X線結晶構造解析を行えば,通常のX線結晶解析では同定の難しい水素原子の初期吸着位置をCO分子の結合位置から推定することを本目的とした.COとヒドロゲナーゼの複合体のX線結晶構造解析の結果,外から導入したCO分子はFe原子ではなく,Ni原子に配位していることが証明された.また,その活性中心には反応中の水素分子と思われる電子密度が残っており,これは今後の動的X線回折実験による反応機構の完全解明の可能性を示すものである.さらにCO結合型の構造中には,かなりの数の水素原子によると見られる電子密度が現れており,それらを同定中した.また、CO結合型のヒドロゲナーゼが480nmあたりに吸収を示すことを見いだした。これから,共鳴ラマン分光法によりCOの結合状態についての情報を得ることに成功した.

[NiFe]ヒドロゲナーゼのactive siteにおけるhydrogen decomposition reaction mechanismを解明するために, Analysis of the X-ray crystal structure of the hydrogen-competitive inhibitor carbon-mono-acidified carbon (CO) complexを行った.このzyme はNi-Fe active site に4本のnon-アミノacid ligand をhold ち, それらは( SO,CO,CN,S)と同定されている.このようにヒドロゲナーゼはmetal matching seatひとつのCO molecule をholds っているが, からさらにCOを and えるとそれは reversible な activity inhibition剤となる.Infrared absorption spectrometry, electron resonance spectroscopy, and spectroscopic research. からCO molecule activity The Ni atom in the sex center and the Fe atom have a strong interaction and direct coordination with the metal atom ( The decomposition of CO atoms and water CO-binding type ultra-high resolution X-ray crystal structure analysis を行えば, normal X-ray Crystallization analysis makes it difficult to determine the initial adsorption position of hydrogen atoms and the binding position of CO molecules, and it is estimated that The result of the X-ray crystal structure analysis of the とした.COとヒドロゲナーゼのcomplex, external から importしたCO molecule は Fe atom ではなく, Ni atom に coordination し て いる こ と が prove さ れ た. ま た, そ のThe X-ray of the reaction of the active center of the hydrogen molecule and the electron density of the hydrogen molecule in the future The possibility of fully elucidating the reaction mechanism of the back-turning system is shown in the structure of the CO-combined type.には,かなりのnumberのhydrogen atomによると见られるelectron densityがappearれており,それらを同定中した. また, CO combined type のヒドロゲナーゼが 480nm あたりにAbsorption をshow すことを见いだした.これから, resonance ラマンspectrometry によりCO のcombination status についてのinformation をget ることにsuccess した.

项目成果

Y. Higuchi: "Liberation of Hydrogen Sulfide during the Catalytic Action of Desulfovibrio Hydrogenase under the Atmosphere of Hydrogen"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 255. 295-299 (1999)

Y. Higuchi：“氢气氛下脱硫弧菌氢化酶催化作用过程中硫化氢的释放”生物化学。

N. Mizuno: "Preliminary X-ray crystallographic Study of DsrD Protein from the Sulfate-reducing Bacterium Desulfovibrio vulgaris"Acta Crystallogr. (2000)

N. Mizuno：“来自硫酸盐还原菌 Desulfovibrio vulgaris 的 DsrD 蛋白的初步 X 射线晶体学研究”Acta Crystallogr。

樋口芳樹: "化学(生体分子に見つかった小分子(SO,CO,CN,SH)金属配位子"化学同人. 2 (1999)

Yoshiki Higuchi：“化学（生物分子中发现的小分子（SO、CO、CN、SH）金属配体” Kagaku Doujin. 2 (1999)

O. Trofanchuk: "Single Crystal EPR Studies of the Oxidized Active Site of [NiFe] Hydrogenase from Desulfovibrio vulgaris Miyazaki F"JBIC. 5. (2000)

O. Trofanchuk：“来自普通脱硫弧菌 Miyazaki F 的 [NiFe] 氢化酶氧化活性位点的单晶 EPR 研究”JBIC。

八木達彦: "廣川タンパク質化学(ヒドロゲナーゼ")"広川書店. 16 (2000)

八木龙彦：“广川蛋白质化学（氢化酶）”广川书店 16（2000）。