ヘムタンパク質のヘムポケットを配位空間に利用した新しい機能性触媒の開拓

利用血红素蛋白的血红素袋作为协调空间开发新的功能催化剂

基本信息

批准号：
18033035
负责人：
林高史
金额：
$ 2.5万
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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本申請研究では、ヘムタンパク質のヘムポケットをユニークなナノ配位空間と位置づけて、この柔軟かつ緻密な天然の配位空間内に新しい金属錯体を構築し、得られた生体金属分子について、その錯体物性の制御、反応活性種の形成、さらには人工金属酵素としての応用を図ることを主目的としている。具体的には、本年度もアポ化した(天然のヘムを除去した)タンパク質に対して、反応性に優れた人工ヘムをヘムポケットに挿入することにより、天然を凌駕する酸化酵素の構築を以下のように行った。1.ヘムオキシゲナーゼの基質ポケットに、分解しない安定な非天然ヘムである鉄ポルフィセンを挿入し、新しい酸化触媒を構築した。さらに、アポ西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)中にも鉄ポルフィセンを挿入し、鉄ポルフィセンでは、初めて2電子酸化等量のFe(IV)ポルフィセンラジカル種をESRスペクトルで捉えた。またこの再構成HRPは、天然の酵素を凌駕する活性を示した。2.亜鉛ミオグロビンのタンパク質表面にアニオンドメインを導入し、電子メディエーターのビオロゲンをもちい、光増感剤として利用することを検討した。特に、モノカチオン種のビオロゲン類縁体をメディエーターとして用いることにより、光誘起電子移動後の電荷分離状態の寿命が長くなることが明らかになった。この知見をもとにさらに、系中に白金コロイドを添加し、犠牲試薬としてトリエタノールアミン存在下、効率の良い水素発生系の構築が実現した。

在这项应用研究中，血红素蛋白的血红素袋被定位为独特的纳米配位空间，主要目的是在这个柔性且密集的自然配位空间内构造新的金属配合物，并控制获得的生物膜分子的复杂性能，形成反应性物种，并将其应用于人造金属enzymes。具体而言，今年，通过将人工血红素插入具有极好反应性的人造血红素向已脱落的蛋白质（去除天然血红素）的蛋白质，这是一种超过天然血红素的氧化酶，如下所示。 1。通过插入卟啉铁（一种稳定的，非天然血红素）不会降解的新氧化催化剂，该催化剂不会降解到血红素加氧酶的底物袋中。此外，还将卟啉铁插入到Apo辣根过氧化物酶（HRP）中，并且第一次在卟啉铁中，ESR光谱捕获了同等量的两电子氧化。该重构的HRP还显示了超过天然酶的活性。 2。我们研究了将阴离子结构域引入锌肌红蛋白的蛋白质表面，并将电子介质Viologen用作光敏剂。特别是，已经表明，随着介体的形式使用单声学viologen类似物增加了光诱导电子传递后电荷分离状态的寿命。基于这一发现，将铂胶体添加到系统中，并在三乙醇胺作为牺牲试剂的存在下实现了有效的氢产生系统的构建。