ニトロゲナーゼ機能モデルをめざしたメタロチオネイン多金属錯体の合成と触媒活性評価

多金属配合物中金属硫蛋白的合成和作为固氮酶功能模型的催化活性评价

基本信息

批准号：
19028045
负责人：
林高史
金额：
$ 1.34万
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

一般に金属酵素では、金属イオンがタンパク質あるいは補欠分子と配位結合を形成することにより、様々な触媒機能を発現している。しかし、金属タンパク質を自由自在に操って、新しい生体材料(触媒)を開発する研究はまだ非常に少ない。本申請研究では、タンパク質マトリクス中に斬新かつ適切な配位場を提供することにより、最終的には新しい触媒機能を有する人工酵素創成を目標とする研究を試みる。特に今回は、生体内でCd,Hg,Zn等の重金属の捕捉・無毒化を行うメタロチオネインと呼ばれる比較的小さなタンパク質に着目し、メタロチオネインの1/3を占めるシステイン残基を利用して、タンパク質マトリクス内に鉄硫黄クラスターあるいは鉄・モリブデン硫黄クラスタニを構築することを試みた。具体的には、メタロチオネインは2つの独立したドメインから成り立つタンパク質であるので、今年度は、そのうちシステイン11個を含みCd,Znなどの金属イオン4つを包接するαドメイン(31残基)をペプチド固相合成法で合成した。得られたアポ体に鉄イオン、コバルトイオンまたは鉄及びモリブデンイオンを加え、脱気下で非天然メタロチオネイン金属錯体の調製を試みた。この新規メタロチオネイン金属錯体の構造は、UV-vis,ICP-MSで同定し、ある程度予想通りの構造を形成していることが明らかとなった。しかしながら、窒素ガスの固定化、,ヒドラジンのアンモニアへの還元などに対する活性は、ほとんど示さず、今後、活性金属錯体を形成するタンパク質マトリクス分子構造のさらなる検討が必要である。

通常，金属酶通过在金属离子和蛋白质或辅体分子之间形成配位键而表现出各种催化功能。然而，通过自由操纵金属蛋白来开发新生物材料（催化剂）的研究仍然很少。在这项拟议的研究中，我们将尝试研究，最终目标是通过在蛋白质基质中提供新颖且合适的配位场来创造具有新催化功能的人工酶。特别是，这次我们关注的是一种相对较小的蛋白质，称为金属硫蛋白，它可以捕获活生物体中的镉、汞和锌等重金属并进行解毒，并尝试构建铁硫簇或铁钼簇。硫簇。具体来说，由于金属硫蛋白是由两个独立结构域组成的蛋白质，因此今年我们将使用固相合成法将含有11个半胱氨酸并包含Cd和Zn等4个金属离子的α结构域（31个残基）开发成肽。方法。尝试通过在脱气下向获得的apo形式添加铁离子、钴离子或铁和钼离子来制备非天然金属硫蛋白金属络合物。通过UV-vis和ICP-MS对这种新型金属硫蛋白金属配合物的结构进行了鉴定，结果表明该结构与预期相符。然而，它几乎没有表现出固定氮气或将肼还原为氨的活性，未来需要进一步研究形成活性金属络合物的蛋白质基质的分子结构。