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

基本信息

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

项目摘要

[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.

为了阐明在[Nife]氢酶活性位点的氢分解机制，碳二氧化碳（CO）的X射线晶体结构分析，氢的二氧化碳抑制剂和氢化酶的竞争抑制剂。该酶在Ni-Fe活性位点具有四个非氨基酸配体，并且已被鉴定为（So，Co，CN，S）。氢化酶具有一个CO分子作为金属配体，但是当从外部给出CO时，它们会变成可逆的活性抑制剂。诸如红外吸收光谱和电子自旋谐振光谱等光谱研究表明，CO分子与活性中心Ni和Fe原子具有很强的相互作用，并且它们直接协调（或接近它们的键）。因此，氢分解是由CO原子进行的。这是一个障碍，目前的目的是估计氢原子的初始吸附位置，这很难从CO分子的键合位置与正常的X射线晶体学识别。对CO和氢化酶络合物的X射线晶体学分析表明，从外部协调到Ni原子而不是Fe原子引入的CO分子。此外，反应中似乎是反应中的氢分子的电子密度保留在活性中心，表明通过未来的动态X射线衍射实验完全阐明反应机理的可能性。此外，电子密度似乎是相当数量的氢原子，出现在共键型类型的结构中，目前正在鉴定出来。我们还发现，共键型氢酶在480 nm附近表现出吸收。由此，我们通过共振拉曼光谱成功地获得了有关CO结合态的信息。