分子内反応補助基の協奏的効果による酵素類似触媒の高度機能化

通过分子内反应辅助基团的协同作用实现类酶催化剂的高级功能化

基本信息

批准号：
20037056
负责人：
樋口恒彦
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Nagoya City 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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

平成21年度は以下のように検討を行った。マンガンサレンに反応補助基を分子内に導入し、そのカタラーゼ様活性を飛躍的に高めることを目的とし、本年度は、昨年度合成した塩基性官能基を導入したマンガンサレン錯体を中心に、カタラーゼ様活性以外の活性、すなわちペルオキシダーゼ(Pox)様活性及びスーパーオキシドディスムターゼ(SOD)様活性について検討した。その結果、Pox様活性は、カタラーゼ様活性と相関があったが、官能基を導入したものは、カタラーゼ様活性と比較して相対的に低く、抗酸化化合物として好ましい特性を有していることがわかった。また、SOD様活性をチトクロムc法で測定したところ、単純なMnサレン錯体と比較して同等かそれ以上の活性を有していることもわかった。これにより、合成した錯体類は、カタラーゼ様活性とSOD様活性を併せ持つことが確認できた。さらに、ヒト培養細胞の過酸化水素毒性からの防御活性を検定したところ、10μMで十分な防御を行えるということがわかり、実際の生体系でも、高い抗酸化活性を発揮することが明らかとなった。次に、当研究室で開発した安定なチオレート配位鉄ポルフィリンであるSR錯体、及び硫黄への水素結合が存在するSR-HB錯体の酸化還元電位(Fe^<III>/Fe^<II>)を比較するとSR-HBの方が予想通り高電位であった。しかし、意外にも(Fe^<III>/Fe^<IV>)側の電位は、水素結合型の方が低電位であり、これは他の誘導体との比較でも、一般的であることがわかった。すなわち、鉄2価と4価の間の電位差が、水素結合により小さくなることを示し、水素結合の新しい効果と考えられる。ペルオキシドとの反応においても水素結合型の方が高い触媒活性を示し、水素結合が協奏機能を与えることを示した。今回見いだしたチオレート軸配位子への水素結合の効果は、酵素の合目的性を表す結果となり意義深いと考えられる。

2009年度，我们进行了以下研究。为了通过在锰-salen分子中引入反应辅助基团来显着提高锰-salen的过氧化氢酶活性，今年我们将重点关注去年合成的锰-salen络合物，其中引入了碱性官能团，研究了其他活性，即过氧化物酶（Pox）样活性和超氧化物歧化酶（SOD）样活性。结果，Pox 样活性与过氧化氢酶样活性相关，但引入官能团的那些具有相对较低的过氧化氢酶样活性，这表明它们具有作为我理解的抗氧化化合物的有利特性。此外，当使用细胞色素c法测量SOD样活性时，发现其具有等于或大于简单Mn salen复合物的活性。这证实了合成的复合物同时具有过氧化氢酶样和SOD样活性。此外，当我们在培养的人体细胞中检测过氧化氢毒性的保护活性时，我们发现10 μM足以防止过氧化氢毒性，这表明它在实际生物系统中也表现出很高的抗氧化活性。接下来，氧化还原电位（Fe^<III>/Fe^<II>），SR-HB具有预期的更高电位。然而，令人惊讶的是，氢键类型的 (Fe^<III>/Fe^<IV>) 侧的电势较低，这与其他衍生物相比也是常见的。换句话说，二价铁和四价铁之间的电位差通过氢键而减小，这被认为是氢键的新效应。氢键类型在与过氧化物的反应中也表现出较高的催化活性，表明氢键提供了协同作用。这次发现的硫醇盐轴向配体上的氢键作用被认为是重要的，因为它表明了酶的目的性。