酸素および一酸化窒素のヘムによる活性化に及ぼすチオレート軸配位子効果

硫醇盐轴向配体对血红素诱导的氧和一氧化氮活化的影响

基本信息

批准号：
11116207
负责人：
樋口恒彦
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

シトクロムP450およびNO合成酵素(NOS)の活性中心のヘムの軸配位子が共通してシステインのチオレート(S)であることはヘム酵素として特異であるが酵素化学的にはこれらヘムーチオレート酵素の強力な反応性とその構造的特徴との関連は未解明であった。また近年P450およびNOSにおけるS原子へのNHの水素結合の存在が明らかになったがこの水素結合が反応性に及ぼす影響は未解明なためNH-S水素結合を有し且つ反応性の検討可能なアルカンチオレート配位モデルの構築を行い検討を加えた。SR錯体の構造にS原子に水素結合を形成し得る位置にアミドのNHをリンカー部分に導入した錯体(SR-HB)を設計し合成を行った。SR-HB錯体ではソーレ帯吸収が他より短波長シフトしていた。SR-HB錯体のX線結晶構造解析を試みたところ解析に成功した。構造はほぼ予想通りでありFe-S結合距離は2.18Åと合成錯体としてはP450自身に最も近かった。また、NH…S間距離は2.7Åであり水素結合の存在を示唆した。次にFe-S結合次数の比較を共鳴ラマン分光を用いて行った。その結果合成ヘムチオレート錯体として初めてvFe-S modeを観測し、SR-HBがSRより28cm^<-1>高波数であったことから、水素結合によりFe-S結合の結合次数が高まったと考えられた。SR-HB錯体の触媒的酸素活性化能をSR錯体等と比較検討するために、活性種の反応性を鋭敏に反映するアルカンーオレフィン競争反応をmCPBAを酸化剤として行った。その結果、SR錯体はイミダゾール配位やクロル配位ヘムに比較し10倍アルカン酸化を優先したがSR-HBではややアルカン酸化比率が低下し、活性種が求電子性がSRに比べて高まっていることがわかった。以上精密なモデル錯体の合成に成功し、酵素機能解明に寄与する生物無機化学的研究を行い得た。

细胞色素P450和NO合酶（NOS）的独特之处在于活性中心的血红素轴向配体是半胱氨酸硫醇盐（S），但酶化学表明这些血红素硫醇盐酶具有很强的这种反应性与其结构特征之间的关系仍不清楚。此外，近年来，P450和NOS中NH与S原子的氢键的存在被揭示，但这种氢键对反应活性的影响尚不清楚，因此可以研究P450和NOS的反应活性。构建并研究了具有 NH-S 氢键的 NOS。我们设计并合成了一种配合物（SR-HB），其中在SR配合物结构中的连接体部分可与S原子形成氢键的位置处引入酰胺NH。在 SR-HB 复合物中，Soret 谱带吸收比其他谱带吸收移动到更短的波长。我们尝试对 SR-HB 复合物进行 X 射线晶体结构分析，并取得了成功。结构几乎符合预期，Fe-S 键距为 2.18 Å，作为合成配合物最接近 P450 本身。此外，NH...S之间的距离为2.7 Å，表明氢键的存在。接下来，我们使用共振拉曼光谱比较了 Fe-S 键级。结果，首次在合成血红素硫醇络合物中观察到vFe-S模式，并且由于SR-HB的波数比SR高28cm^-1>，因此认为Fe的键序由于Ta的氢键作用，-S键增加。为了比较SR-HB配合物与SR配合物的催化氧活化能力，我们使用mCPBA作为氧化剂进行烷烃-烯烃竞争反应，该反应灵敏地反映了活性物种的反应活性。结果，与咪唑配位或氯配位血红素相比，SR复合物优先进行烷烃氧化，其强度为10倍，但在SR-HB中，烷烃氧化比例略低，并且活性物种的亲电性高于咪唑配位或氯配位血红素。在SR中我发现有。如上所述，我们成功合成了精确的模型复合物，并能够进行有助于阐明酶功能的生物无机化学研究。