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

使用肌红蛋白 (Mb) 突变体详细研究了过氧化氢酶反应。 Mb突变体的化合物I(Mb-I)是与卟啉自由基阳离子配对的铁离子(Fe ^ IV = O)，可以通过与接近化学计量的间氯过苯甲酸(mCPBA)反应来容易地制备。将 H_2O_2 添加到 Mb-I 溶液中后，Mb-1 被还原回三价铁态，而不会形成任何中间体。这表明Mb-I能够对H_2O_2进行双电子氧化（催化反应）。对含有 H64D 或 F43H/H64L Mb 的 H_218O_2/H_2^16O_2 50:50 混合物溶液中释放的 O2 进行 GC-MS 分析，结果显示形成了 18O2 (m/e=36) 和 16O2 (m/e= 32) 但不是 ^<16>O^<18>O (m/e = 34)。这意味着O2是由H_2O_2的两个电子氧化形成的，而不破坏O-O键。氘同位素对 Mb 突变体和过氧化氢酶催化反应的影响表明，溶壁微球菌过氧化氢酶 (MLC) 和 F43H/H64L Mb 的催化反应通过离子机制进行，同位素效应小于 4.0，因为远端组氨酸残基是位于适当的位置作为离子反应的通用酸碱催化剂。相比之下，其他 Mb 突变体，如 H64X（X：A、S 和 D）和 L29H/H64L Mb 通过自由基机制氧化 H_2O_2，其中氢原子被 Mb-I 夺取，在一定范围内具有较大的同位素效应。 10～29，由于缺乏一般酸碱催化剂

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。