金属イオン錯体を用いたリン酸基転移酵素モデルの構築

使用金属离子配合物构建磷酸转移酶模型

• 批准号: 12780435
• 负责人: 近藤 慎一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Gunma University
• 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12780435/
• 关键词: リン酸ジエステル; 酵素モデル; 加水分解; 水素結合; 金属イオン; 疎水相互作用; リン酸基転移反応; リン酸エステル; リン酸転移; 分子認識; 有機溶媒

リン酸化反応は生体反応として極めて重要であり、リン酸基転位酵素の多くは補欠因子として金属イオンを必要とする。基質認識部位と金属イオン配位部位を有する配位子を合成し、水酸基を有する基質との親和力を利用して、温和な条件下で分子認識により捕捉された基質へのリン酸基転位反応について検討することが可能であると考えた。ここで重要なことは如何なる相互作用を基質認識部位に用いるかである。本研究においては水素結合と疎水相互作用を基質認識に用いた。m-キシレンをスペーサーとしたビスメラミン誘導体は6点の水素結合でバルビツール酸誘導体を捕捉する。そこで、2,2'・ビピリジル基を有するビスメラミン誘導体と水酸基を有するバルビツール酸を用い、活性化されたリン酸ジエステルをリン酸ドナーとして用いリン酸基転移反応を試みた。意外なことにバルビツール酸誘導体非存在下においてもビスメラミン誘導体はリン酸ジエステルの加水分解を加速することを見出した。速度論的解析などから、リン酸ジエステルの加水分解においてメラミンのNHが水素結合ドナーとして働き遷移状態を安定化しているためであると結論付けた。水素結合と金属イオンの二つの要素を用いたリン酸エステルの加水分解については殆ど報告が無く、酵素の活性中心における機構を知る上で重要な知見であると考えられる。また、β-シクロデキストリン(β-CD)と基質の疎水相互作用を基質認識部位として用いた系についても検討を行った。すなわち、2,2'・ビピリジル基を有するβ-CDを合成し、基質として水酸基を有する芳香族化合物を基質として用いた。その結果β-CD誘導体 : Zn(II) : 基質=1 : 1 : 1の三元錯体をスペクトル的に同定した。現在、リン酸基の転移反応について検討を行っている。

随着生物反应的影响，磷酸化反应非常重要，大多数磷酸盐转置酶都需要金属离子作为假体因素。我们认为，具有底物识别位点和金属离子配位位点的配体可以合成，并使用具有羟基的底物的亲和力，可以研究在温和条件下通过分子识别捕获的磷酸盐重排反应对底物的磷酸重排反应。这里重要的是用于底物识别站点的相互作用。在这项研究中，将氢键和疏水相互作用用于底物识别。用M二甲苯作为间隔剂的二甲胺衍生物通过6种氢键捕获了巴比妥酸衍生物。因此，使用了具有2,2'双吡啶基和具有羟基的巴比妥酸的二甲胺衍生物，并使用活化的磷酸二酯作为磷酸盐供体来尝试磷酸盐转移反应。令人惊讶的是，发现即使在没有巴比妥酸衍生物的情况下，二甲胺衍生物也会加速磷酸二酮的水解。动力学分析和其他因素得出的结论是，这是因为在磷酸盐二极管水解过程中，三聚氰胺的NH充当氢键供体并稳定过渡态。几乎没有使用两个元素（氢键和金属离子）水解磷酸酯的水解的报道，这被认为是了解酶活性中心的机理的重要发现。我们还研究了一个系统，其中β-环糊精（β-CD）和底物之间的疏水相互作用用作底物识别位点。也就是说，合成具有2,2'-双吡啶基的β-CD，并将具有羟基的芳族化合物用作底物。结果，具有β-CD衍生物的三元复合物：Zn（ii）：底物= 1：1：1。目前，我们正在研究磷酸基团的转移反应。

项目成果

近藤 慎一, 作野 雄一, 横山 隆志, 矢野 由美彦: "Cooperative effect of a metal ion and hydrogen bonds on phosphodiester cleavage in acetonitrile"Chemistry Letters. 8. 830-831 (2001)

Shinichi Kondo、Yuichi Sakuno、Takashi Yokoyama、Yumihiko Yano：“金属离子和氢键对乙腈中磷酸二酯裂解的协同作用”《化学快报》8. 830-831 (2001)。

大城 英明, 三井 啓太, 安藤 伸行, 大沢 陽一, 鯉沼 渉, 高橋 宏文, 近藤 慎一, 鍋島 達也, 矢野 由美彦: "Oxidation-active flavin models : Oxidation of α-hydroxy acids by benzo-dipteridine bearing metal-binding site in the presence of divalent metal ion and base in organic solvents"Journal of the

Hideaki Oshiro、Keita Mitsui、Nobuyuki Ando、Yoichi Osawa、Wataru Koinuma、Hirofumi Takahashi、Shinichi Kondo、Tatsuya Nabeshima、Yumihiko Yano：“氧化活性黄素模型：带有金属结合的苯并二蝶啶氧化 α-羟基酸有机溶剂中二价金属离子和碱存在下的位点”杂志

近藤 慎一, 真保 孝一, 山口 達也, 吉田 喜太郎, 矢野 由美彦: "Cooperativity of binuclear Zn(II) complexes of imidazolyl ligands in the hydrolysis of bis(2,4-dinitrophenyl) phosphate in aqueous solution"Journal of the Chemical Society, Perkin Transaction 2. 1. 128-131 (2001)

Shinichi Kondo、Koichi Shinbo、Tatsuya Yamaguchi、Kitaro Yoshida、Yumihiko Yano：“咪唑基配体的双核 Zn(II) 配合物在水溶液中双（2,4-二硝基苯基）磷酸盐水解中的协同作用”化学会杂志，珀金汇刊 2.1.128-131 (2001)

守屋英紀,加治木武,渡邊茂樹,近藤慎一,矢野由美彦: "Flavin receptors. Effect of the acidity of melamine derivatives bearing a 2-arylguanidinium ion on 6-azaflavin binding in chloroform"Bulletin of the Chemical Society of Japan. 73巻11号. 2539-2542 (2000)

Hideki Moriya、Takeshi Kajiki、Shigeki Watanabe、Shinichi Kondo、Yumihiko Yano：“黄素受体。带有 2-芳基胍离子的三聚氰胺衍生物的酸度对氯仿中 6-氮杂黄素结合的影响”日本化学会通报第 73 卷。 11. 2539-2542 (2000)

林知弘,藤本哲英,加治木武,近藤慎一,矢野由美彦: "Functionalized flavin receptors. Bis-melamine derivatives bearing a guanidinium ion which bind 6-azaflavin and a thymine-linked substrate through hydrogen bonds in chloroform"Chemistry Letters. 9号. 1018-1019 (2000)

Tomohiro Hayashi、Tetsuhide Fujimoto、Takeshi Kajiki、Shinichi Kondo、Yumihiko Yano：“功能化黄素受体。带有胍离子的双三聚氰胺衍生物，通过氯仿中的氢键结合 6-氮杂黄素和胸腺嘧啶连接的底物”《化学快报》9 号。 1018-1019（2000）