32個の活性中心を有する星型ヘム蛋白質の創製と高濃度酸素輸送

创造具有32个活性中心和高浓度氧运输的星形血红素蛋白

基本信息

批准号：
16655049
负责人：
小松晃之
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

星型に連結したヒト血清アルブミン多量体(アルブミンクラスター)にヘム誘導体を包接させたユニークな構造の合成ヘム蛋白質(アルブミン-ヘム複合体)を創製し、その水溶液が生理的膠質浸透圧を超えることなく、血液の2〜3倍量の酸素を輸送できる人工酸素運搬体となることを実証する。第二年次も初年次に引き続き計画に沿った研究展開を実施し、予想を上回る成果を得ることができた。(1)計16〜32個の酸素配位活性中心を持つ星型アルブミン-ヘム複合体(2、3、4量体)を合成、この水溶液が血液の膠質浸透圧(24mmHg)を超えることなく、血液の1.5〜3倍量の酸素を配位輸送できることを実証した。(2)また、アルブミン-ヘム複合体の分子表面をポリエチレングリコール鎖で表面修飾すると、包接されているヘム分子が解離しにくくなる現象を偶然見出した。PEG修飾アルブミン-ヘム複合体の酸素結合能を定量的に解明した。(1)星型アルブミンヘム複合体の高濃度酸素輸送構造明確な星型アルブミン-ヘム複合体が、水中で酸素を可逆的に結合解離できるヘム蛋白質として機能することを確立したので、この水溶液(濃度は血中アルブミンと同じ0.75mM)中の溶存酸素濃度を定量した。32個の活性中心を持つアルブミン-ヘム4量体の場合、血液の3倍量の酸素を配位輸送できることがわかった。(2)アルブミン-ヘム複合体の表面修飾PEGで表面修飾したアルブミン-ヘム複合体の合成方法を確立し、その酸素結合能に及ぼすPEG鎖の影響を定量的に明らかにした。ヘムの解離を抑え、酸素錯体の安定化を可能にした本成果は、人工酸素運搬体としての実用化に大きく貢献する。

我们创造了一种具有独特结构的合成血红素蛋白（白蛋白-血红素复合物），其中血红素衍生物包含在星形人血清白蛋白多聚体（白蛋白簇）中，其水溶液超过了生理胶体渗透压。证明它可以成为一种人造氧载体，可以输送比血液多两到三倍的氧气，而无需氧气。第二年，我们和第一年一样按照计划进行研发，并取得了超出预期的成果。 (1) 合成共有16至32个氧配位活性中心的星形白蛋白-血红素复合物（2-、3-和4-mers），且该水溶液不超过血液的胶体渗透压(24 mmHg) 证明它可以协调输送比血液多 1.5 至 3 倍的氧气。 (2)我们还意外地发现，当白蛋白-血红素复合物的分子表面被聚乙二醇链修饰时，所包含的血红素分子变得难以解离。我们定量阐明了 PEG 修饰的白蛋白-血红素复合物的氧结合能力。 (1)星形白蛋白-血红素复合物的高浓度氧运输结构我们已经确定，结构明确的星形白蛋白-血红素复合物作为血红素蛋白，可以可逆地结合和解离水中溶解的氧。测定氧浓度为0.75mM，与血白蛋白浓度相同。研究发现，白蛋白-血红素四聚体有 32 个活性中心，可以协调运输三倍于血液的氧气。 (2)白蛋白-血红素复合物的表面修饰我们建立了表面用PEG修饰的白蛋白-血红素复合物的合成方法，并定量阐明了PEG链对其氧结合能力的影响。这一成果抑制了血红素的解离，并使得氧复合物的稳定成为可能，将极大地促进其作为人工氧载体的实际应用。