蛋白質を基とした複核金属配位空間の機能化設計

基于蛋白质的双核金属配位空间的功能设计

基本信息

批准号：
17036037
负责人：
山口和也
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Osaka 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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

ニッケル含有加水分解酵素ウレアーゼの活性部位を柔軟性配位空間とし、複核金属配位空間(2つの金属イオンが協同的に働く反応場)を分子設計した。金属置換法および配位空間周辺アミノ酸置換法による構造制御により、金属複核酵素の機能発現における活性部位構造因子の解明および新規機能を有する人工金属複核酵素開発のための基礎的知見を得ることを目指し、「ホモ複核金属配位空間による酸化機能発現」および「ヘテロ複核金属配位空間の構築」を行った。本研究課題の結果、ウレアーゼの活性中心金属イオンをニッケルから鉄、銅、マンガンに置換したホモ複核金属置換ウレアーゼが酸化活性(ペルオキシダーゼ、カタラーゼ、オキシゲナーゼ)を持つことを見いだした。反応活性は、マンガン、鉄、銅イオンの順で高くなった。また、配位アミノ酸によって、酸化活性化状態が制御されていることも明らかにした。鉄置換体では、酸素性配位アミノ酸残基(Glu)が多いほど活性が向上し、銅置換体では、芳香族窒素性配位アミノ酸残基(His)が多いほど活性向上することがわかった。これらの研究成果により、金属酵素の活性部位の構造変異によって酵素機能が変換されるという新しい知見が得られた。さらに、本研究課題において、複核金属配位空間における2つの金属イオンが異なるヘテロ複核金属配位空間の構築にも成功した。ニッケル・鉄ヘテロ複核金属酵素として知られているヒドロゲナーゼと類似構造を活性部位に持つウレアーゼを調製した。ニッケル・鉄ヘテロ複核ウレアーゼの活性部位における2つの金属イオンは、硫黄によって架橋している。この研究成果によって、生体金属のみならず、様々な金属イオンを金属酵素内の柔軟性配位空間に取り込んだ応用性の高い新機能性人工金属酵素の開発に必要な新規手法を提唱することができた。

将镍含的水解酶尿素的活性部分作为柔性配位空间制成，分子设计被设计为双核金属分配空间（在其中两个金属离子合作起作用的反应区域）。旨在获得基本知识，以开发金属替代方法和分配空间区域周围的氨基酸取代法，从而阐明金属双核酶功能部分中的结构因子并开发人造金属双核具有新功能的酶，“通过二核金属分配空间的氧化功能进化”和“构造双核金属分配空间的构建”。这项研究的结果是，我们发现HOMO双核金属替代尿素酶已被尿素酶的活性金属离子从镍到铁，铜和锰代替，具有氧化活性（过氧化物酶，催化酶，氧合酶）。反应活性在锰，铁和铜离子的顺序上更高。还揭示了氧化激活条件由分布氨基酸控制。在铁取代中，氧气分布氨基酸残基（GLU）越多，活性越高，铜替代品的活性越多，芳族氮氨基酸的活性越高。这些研究结果已经获得了新的知识，即通过金属酶的活性位点的结构突变转化了酶功能。此外，在本研究问题中，在双核金属分配空间中建造具有不同的两个金属离子的杂种双核金属分配空间。具有类似结构的尿布具有相似结构的结构，用镍和近核双核金属酶制备。镍和杂粒复制的尿素的活性位点上的两个金属离子被硫架起。根据这项研究结果，不仅提出了生物金属，而且还提出了各种金属离子，以开发高度应用的新功能金属酶，这些酶将各种金属离子纳入金属酶中的柔性配位空间。做到。