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。

含镍水解酶尿布的活性位点用作柔性配位空间，分子设计用于设计二核金属配位空间（两个金属离子一起工作的反应场）。通过使用金属取代方法和协调空间的氨基酸取代法控制结构，我们旨在阐明金属二核酸酶功能表达中的主动位点结构因子，并获得具有新功能的人造金属二核酸酶开发的基本知识，并旨在“通过同型金属协调空间”和“构造” HELYODINCERICENCERICE offors of of NOMET功能，并“表达氧化功能”。由于这个研究主题，我们发现均核金属取代的尿素，其中活性的尿素中央金属离子被铁，铜和锰的镍代替，具有氧化活性（过氧化物酶，过氧化氢酶，氧合酶）。反应活性在锰，铁和铜离子的顺序上增加。还揭示了氧化激活状态由配位氨基酸控制。发现存在氧气协调的氨基酸残基（GLU）越多，氧气协调的氨基酸残基（GLU）越多，并且较芳香的氮协调氨基酸残基（他）越芳族氨基酸残基（他）的活动越多。这些发现提供了新的发现，即酶功能可以通过金属酶的活性位点中的结构突变转化。此外，在这个研究主题中，我们还成功地构建了一个异地核金属协调空间，在该空间中，双核金属协调空间中的两个金属离子不同。在活性位点与称为镍铁核金属化酶的氢化酶中具有相似结构的尿素。镍铁核尿酶的活性位点的两个金属离子通过硫交联。这项研究结果使我们能够提出一种开发高度适用的新功能人造金属酶所需的新方法，不仅将生物金属，而且还融合了各种金属离子，还将各种金属离子纳入金属酶内的柔性协调空间。