Mechanistsic Studies on the Catalase Reactions: Introduction of Catalase Activity into Heme Proteins.

过氧化氢酶反应的机理研究：将过氧化氢酶活性引入血红素蛋白。

基本信息

批准号：
14209019
负责人：
WATANABE Yoshihito
金额：
$ 29.12万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

The catalase reaction has been studied in detail by using myoglobin (Mb) mutants. Compound I of Mb mutants (Mb-I), a ferryl species (Fe^<IV>=O) paired with a porphyrin radical cation, is readily prepared by the reaction with a nearly stoichiometric amount of m-chloroperbenzoic acid (mCPBA). Upon the addition of H_2O_2 to an Mb-I solution, Mb-1 is reduced back to the ferric state without forming any intermediates. This indicates that Mb-I is capable of performing two-electron oxidation of H_2O_2 (catalatic reaction). GC-MS analysis of the evolved O2 from a 50:50 mixture of H_218O_2/H_2^<16>O_2 solution containing H64D or F43H/H64L Mb showed the formation of 18O2 (m/e=36) and 16O2 (m/e = 32) but not ^<16>O^<18>O (m/e = 34). This implies that O2 is formed by two electron oxidation of H_2O_2 without breaking the O-O bond. Deuterium isotope effects on the catalatic reactions of Mb mutants and catalase suggest that the catalatic reactions of Micrococcus lysodeikticus Catalase (MLC) and F43H/H64L Mb proceed via an ionic mechanism with a small isotope effect of less than 4.0, since the distal histidine residue is located at a proper position to act as a general acid-base catalyst for the ionic reaction. In contrast, other Mb mutants such as H64X (X: A, S, and D) and L29H/H64L Mb oxidize H_2O_2 via a radical mechanism in which a hydrogen atom is abstracted by Mb-I with a large isotope effect in a range of 10 to 29, due to a lack of the general acid-base catalyst

已使用肌红蛋白（MB）突变体详细研究了过氧化氢酶反应。 Mb突变体（MB-I）的化合物I，与卟啉自由基阳离子配对的Ferryl物种（FE^<iv> = O），与几乎化学计量的M-氯氯苯甲酸（MCPBA）的反应很容易制备。将H_2O_2添加到MB-I溶液中后，MB-1将减小回铁态而不会形成任何中间体。这表明MB-I能够进行H_2O_2（催化反应）的两电子氧化。 H_218O_2/H_2^<16> O_2含有H64D或F43H/H64L MB的H_218O_2/H_2^<16> O_2的GC-MS分析的O2分析显示18O2（M/E = 36）和16o2（M/E = 32），但没有^> o^18> o（M/E = 34），形成了18o2（m/e = 36）和16o2（m/e = 36）和没有。这意味着O2是由H_2O_2的两个电子氧化而形成的，而无需打破O-O键。氘同位素对MB突变体和催化酶的催化反应的影响表明，裂解型溶血菌的催化反应（MLC）和F43H/H64L MB通过离子机制进行的离子机制继续进行，其小于4.0的小同位素效应，因为远距离的酸反应是远距离的反应。相反，其他MB突变体，例如H64X（X：A，S和D）和L29H/H64L MB通过一种自由基机制氧化H_2O_2，其中MB-I在缺乏10至29的范围内通过MB-I抽象氢原子，这是一般的酸碱猫猫猫猫猫级的范围。

项目成果

期刊论文数量（100）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

T.Abura, S.Ogo, Y.Watanabe, S.Fukuzumi: "Isolation and Crystal Structure of Water-Soluble Iridium Hydride. Robust and Highly Active Catalyst for Acid-Catalyzed Transfer Hydrogenations of Carbonyl Compounds in Acidic Media"J.Am.Chem.Soc. 125. 4149-4154 (20

T.Abura、S.Ogo、Y.Watanabe、S.Fukuzumi：“水溶性氢化铱的分离和晶体结构。酸性介质中羰基化合物酸催化转移氢化的稳健且高活性的催化剂”J.Am.

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Molecular Engineering of Cytochrome P450 and Myoglobin for Selective Oxygenations

用于选择性氧化的细胞色素 P450 和肌红蛋白的分子工程

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
J.Por.Phthal. 8
影响因子：
0
作者：
T.Ueno;T.Ohki;Y.Watanabe
通讯作者：
Y.Watanabe

Watanabe, Monooxygenation of an Aromatic Ring by F43W/H64D/V681 Myoglobin Mutant and Hydrogen Peroxide.

Watanabe，F43W/H64D/V681 肌红蛋白突变体和过氧化氢对芳环的单氧合。

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
J. Biol. Chem. 280
影响因子：
0
作者：
T.D.Pfister;T.Ohki;T.Ucno;I.Hara;S.Adachi;Y.Makino;N.Ueyama;Y.Lu;Y.
通讯作者：
Y.

Reversible and regioselective Reaction of La@C62 with Cyclepentadiene

La@C62 与环戊二烯的可逆区域选择性反应

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
J. Am. Chem. Soc. 127
影响因子：
0
作者：
Y.Maed;J.Miyashita;T.Hasegawa;T.Wakahara;T.Tsuchiya;T.Nakahodo;T.Akasaka;N.Mizorogi;K.Kobayashi;S.Nagase;T.Kato;N.Ban;H.Nakajima;Y.Watanabe
通讯作者：
Y.Watanabe

Structural and Spectroscopic Characterization of (μ-Hydroxo or μ-Oxo)(μ-Peroxo)diiron(111) Complexes : Models for Peroxo Intermediates of Non-Heme Diiron Proteins.

(μ-Hydroxo 或 μ-Oxo)(μ-Peroxo)diron(111) 复合物的结构和光谱表征：非血红素 Diiron 蛋白的 Peroxo 中间体模型。