柔軟な多次元骨格に支えられた動的金属酵素モデルの創製

创建由灵活的多维框架支持的动态金属酶模型

基本信息

批准号：
16033225
负责人：
近藤満
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Shizuoka 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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16033225/
关键词：
金属酵素モデルビスイミダゾール型架橋配位子結晶構造多次元ネットワーク亜硝酸還元酵素モデル小分子活性化チャンネル構造銅錯体自己組織化構造・機能材料高分子構造・物性分子認識酵素反応多孔性機能動的固体

项目摘要

金属酵素の活性中心に存在する金属錯体と同様のイミダゾール、あるいはカルボン酸が配位した金属イオンが多孔性ネットワークに組み込まれた新しい金属酵素モデルの合成を行った。これまでに用いてきたイミダゾール安息香酸に加えて、ビス(イミダゾール)型の架橋配位子で金属イオンを連結することにより、目的とする多孔性化合物を得た。具体的にはビス(イミダゾールーイルーメチル)ベンゼンを用いて銅イオンを架橋し、さらには、銅中心に亜硝酸を配位させた銅錯体を合成した。配位子のイミダゾールの位置をo-、m-、p-位と系統的に変化させ、さらに銅中心に亜硝酸を配位させることにより、亜硝酸還元酵素のモデルとして有用な亜硝酸がイミダゾールで囲まれた銅イオンに配位した金属錯体を合成した。従来の金属酵素モデルと異なり、高次元ネットワークに金属錯体ユニットが支えられている、この酵素モデルの新規性は単結晶構造解析により確認することができた。また、単結晶構造解析の結果から、銅に配位した亜硝酸イオンは、実際の金属酵素と同様に末端の酸素原子が銅中心に強く結合することが確認された。また、亜硝酸イオンの窒素-酸素距離も、亜硝酸ナトリウムのような単純な陰イオンに比べて長くなっていることが確認され、銅イオンにより活性化が確認された。また、同位体でラベルした亜硝酸を使用することにより、この配位した亜硝酸イオンに基づく振動スペクトルを明らかにし、単結晶構造から予想される通り、窒素-酸素の結合が弱くなっていることが確認された。つまり、新しい多次元型の金属酵素モデルを合成し、その金属酵素の活性中心が示す活性化を再現することに成功した。

我们合成了一种新的金属酶模型，其中与咪唑或羧酸配位的金属离子（类似于存在于金属酶活性中心的金属络合物）被纳入多孔网络中。除了迄今为止使用的咪唑苯甲酸之外，通过将金属离子与双(咪唑)型桥联配体连接来获得所需的多孔化合物。具体而言，使用双(咪唑基甲基)苯使铜离子交联，合成在铜中心配位有亚硝酸的铜络合物。通过系统地将配体的咪唑位置改变为邻位、间位和对位，并进一步将亚硝酸盐配位到铜中心，亚硝酸盐转化为咪唑，这可用作亚硝酸盐还原酶的模型。配合物与周围的铜离子配位。与传统的金属酶模型不同，这种酶模型的新颖性通过单晶结构分析得到了证实，其中金属络合物单元由高维网络支持。此外，单晶结构分析的结果证实，与铜配位的亚硝酸根离子的末端氧原子与铜中心牢固结合，类似于实际的金属酶。还证实了亚硝酸根离子的氮-氧距离比亚硝酸钠等简单阴离子的氮-氧距离更长，并且证实了铜离子的活化。此外，通过使用同位素标记的亚硝酸盐，我们澄清了基于该配位亚硝酸盐离子的振动光谱，并发现氮-氧键较弱，正如单晶结构所预期的那样。换句话说，他们成功合成了一种新的多维金属酶模型，并再现了金属酶活性中心所表现出的活化作用。