新しい常磁性共鳴法による銅酵素の銅結合部位の構造と機能に関する研究

利用新的顺磁共振方法研究铜酶的铜结合位点的结构和功能

基本信息

批准号：
03241204
负责人：
岩泉正基
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03241204/
关键词：
銅酵素常磁性共鳴法 ENDOR

项目摘要

本年度は、主に次の2つの観点から研究を進め、以下の成果をえた。1)ENDORおよび分子軌道法によるブル-銅蛋白における銅イオン結合サイトの電子状態と機能との相関についての検討:アズリン,プラストシアニン等の電子伝達をつかさどる銅蛋白の銅イオンに配位する窒素の超微細結合定数は、関連する銅錯体の窒素の結合定数と比較して極めて異常な値をもつことがわかった。この原因を明らかにするため、X線構造解析により明らかにされている銅イオンの結合サイトの構造を基に、モデル錯体を用いて電子状態の特徴を分子軌道法により検討した。その結果、これらの銅酵素における不対電子軌道は、極めて異常に変形していることと、これにはシステインの硫黄原子が異常に接近して銅イオンに配位していること、配位平面がtetragonal構造ではなく、trigonalな構造をもつためであることがわかった。また、このようなtrigonalな構造にあっては、配位原子のわずかな位置的変化によって、その電子状態が大きく影響される可能性のあることがわかった。このような性質は、電子伝達機能を考える上で重要である。すなわち効率的電子移動反応をおこすためには、分子構造の変化ができるだけ小さいほうが望まれるし、また、電子の授受に際し、それに適した電子状態の変化が起こる必要があるからである。また、酸化還元両状態に対する電子状態の比較から、実際の銅酵素における電子移動のパスについて示唆にとんだ知見がえられた。2)パルスESR法による反応過渡過程の動的構造の観測の試み:反応過渡過程の動的構造・電子状態を検討することは、酵素機能を解明する上で極めて有用である。本研究では、パルスEPR法の一つである磁場掃引電子スピンエコ-法によりこれらの検討を試みた。その結果、同上スペクトルの観測のための試料調整に更に工夫が必要であること、分光器の感度の向上が望まれることがわかり、これらの整備、検討を進めた結果、今後の研究展開への展望をえた。

今年，我们主要从以下两个角度进行了研究，取得了以下成果。 1) 使用ENDOR和分子轨道方法检查蓝铜蛋白中铜离子结合位点的电子态和功能之间的相关性：研究蓝铜蛋白中铜离子结合位点的电子态和功能之间的相关性：与相关铜配合物的氮结合常数相比，超精细结合常数被发现具有非常不寻常的值。为了弄清其原因，基于X射线结构分析揭示的铜离子结合位点的结构，我们使用模型配合物通过分子轨道方法检查了电子态的特征。结果，这些铜酶中的不成对电子轨道发生了极其异常的变形，这包括半胱氨酸的硫原子异常接近铜离子，配位平面事实证明，这是因为它具有三角形结构而不是四方结构。此外，人们发现，在这种三角结构中，配位原子的微小位置变化会极大地影响电子态。在考虑电子传递函数时，这些特性很重要。即，为了引起有效的电子转移反应，期望分子结构的变化尽可能小，并且还需要在转移电子时发生适当的电子状态变化。此外，通过比较氧化还原态和氧化还原态的电子态，我们深入了解了实际铜酶中电子转移的路径。 2）尝试用脉冲ESR方法观察反应瞬态过程的动态结构：检查反应瞬态过程的动态结构和电子态对于阐明酶的功能非常有用。在本研究中，我们尝试使用磁场扫描电子自旋回波方法（脉冲 EPR 方法之一）来检查这些问题。结果发现，观察上述光谱的样品制备需要进一步改进，并且需要提高光谱仪的灵敏度。通过这些制备和检查，我们对未来进行了改进我得到了研究发展的视角。