生物発光遷移状態モデルの作成とその利用

生物发光过渡态模型的建立及其应用

基本信息

批准号：
11878107
负责人：
中村英士
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

生物発光は、極めてエネルギー変換効率の高い反応で、このような高効率性を水中で実現した例は化学発光ではなく、そこに働く原理を知ることを目的に、酵素反応の機構を遷移状態モデルを作成することによってアプローチする。また、それらの知見をもとにして、人工の高効率的発光系構築への道を探ることが本研究の目的である。天然の発光系に含まれる発光基質としてウミホタルルシフェリンを合成し、我々の反応の有用性を示した。またこれらの合成課程で得られた知見をもとに、その構造類似体としてインダノン骨格のモデル化合物を設計し、Pdを用いた反応によって効率的に合成した。さらに、反応遷移状態モデルとして、SP3炭素を含むモデルについても2種の化合物を合成し、光学活性カラムによって鏡像体を分離した。鏡像体の絶対配置については、それらのCDならびに施光度をモデル化合物と比較検討することによって決定した。合成したモデル化合物の安定配座を力場計算とMOPACにて計算したところ、天然における構造と類似性が見られた。また、分子自体は自由度が大きく、活性部位に十分結合出来るものと予想された。事実、これらの化合物のウミシイタケルシフェラーゼに対する阻害活性を調べたところ、基質類縁体においても阻害作用が認められ、さらに遷移状態モデルの方が強く発光を阻害した。また、sp3モデルのうちヒドロキシメチル基を導入したものが、より強く阻害し、さらに鏡像体間の選択性が顕著となった。

生物发光是一种极其能量转化效率的反应，并且在水中达到如此高效率的实例不是化学发光，而是通过创建过渡状态模型来了解其起作用的原理，从而实现了酶反应的机制。这项研究的目的是使用这些发现来探索构建高效的人工发光系统的途径。我们将海萤火虫荧光素合成为天然发光系统中包含的发光底物，证明了我们的反应的有用性。基于这些合成课程中获得的发现，将印度酮骨骼的模型化合物设计为结构类似物，并通过反应使用PD有效地合成。此外，将包含SP3碳作为反应过渡态模型的模型合成了两种类型的化合物，并通过光学活性柱将对映体分离。通过将其CD和亮度与模型化合物进行比较，确定对映异构体的绝对构型。使用力场计算和MOPAC计算合成模型化合物的稳定构象，并观察到与本质上结构的相似性。此外，该分子本身有望具有很大的自由度，并能够充分结合活性位点。实际上，当研究这些化合物对肾荧光素酶的抑制活性时，在底物类似物中也观察到抑制作用，并且过渡态模型进一步抑制了发光。此外，在SP3模型中，引入的羟基基受到更严重的抑制，并且对映异构体之间的选择性变得更加明显。