ヘム蛋白質マトリクスの性質を生かした反応活性種の新規合成とその反応性の探索

利用血红素蛋白基质特性的活性物质的新合成及其反应性的探索

基本信息

批准号：
03J07571
负责人：
松尾貴史
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Osaka University (2005)Kyushu University (2003-2004)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

ミオグロビンは、プロトポルフィリン鉄錯体(ヘム)を補欠分子とする酸素貯蔵蛋白質であり、その機能向上・改変の一手法として、ヘムを有機合成で得られた補欠分子に置き換える「再構成法」がある。16年度において、プロピオン酸基を2つ有するポルフィセン鉄錯体を補欠分子とする「再構成ミオグロビン」が高い酸素親和性を示すことを見出している。17年度では、その原因を明らかにするために、ESR測定が可能なコバルトポルフィセンを有する再構成ミオグロビンを調製し、その性質を評価した。コバルトポルフィセン再構成ミオグロビンも、鉄錯体と同様、酸素分子の解離速度が小さく、その結果、コバルトポルフィリンを有する再構成ミオグロビンと比べて、酸素親和性が大きく向上していることが明らかとなった。このことは、ポルフィセン再構成ミオグロビンの高い酸素親和性の理由の1つは、ポルフィセンの骨格構造であることを示している。コバルトを有するミオグロビンの還元状態でのESR測定では、ポルフィセンの対称性の低い骨格構造を反映したスペクトルが得られ、また軸配位子方向の電子状態への摂動が大きくなっていることが示された。また、酸素結合状態でのESR測定より、コバルトポルフィセンミオグロビン酸素錯体におけるコバルト-酸素結合の結合様式は、コバルト-スーパーオキシドアニオンと記述できることが見出された。更に、プロピオン酸の位置の異なるポルフィセン鉄錯体を有する再構成ミオグロビンについても、リガンド結合挙動を検討し、プロピオン酸基の位置も、再構成ミオグロビンの高い酸素親和性の重要な因子であることを明らかにした。

肌红蛋白是一种储氧蛋白，使用原卟啉铁复合物（血红素）作为假体分子，改善和改变其功能的一种方法是“重构法”，其中血红素被有机合成获得的假体分子取代. 2016年，我们发现“重构肌红蛋白”以带有两个丙酸基团的卟啉铁络合物作为假体分子，表现出高氧亲和力。 2017年，为了弄清楚原因，我们制备了可通过ESR测量的含有钴卟啉的重构肌红蛋白，并评估了其特性。结果表明，钴卟啉重构肌红蛋白也具有与铁络合物相似的低氧分子解离率，因此，与含钴卟啉的重构肌红蛋白相比，其氧亲和力大大提高。这表明卟啉重构肌红蛋白具有高氧亲和力的原因之一是卟啉骨架结构。还原态含钴肌红蛋白的 ESR 测量产生了反映卟啉骨架结构不太对称的光谱，并且还表明轴向配体方向对电子态的扰动很大。此外，氧结合状态下的ESR测量表明，钴卟啉肌红蛋白氧复合物中钴-氧键的结合模式可以描述为钴-超氧阴离子。此外，我们研究了含有不同丙酸位置的卟啉铁配合物的重构肌红蛋白的配体结合行为，发现丙酸基的位置也是重构肌红蛋白具有高氧亲和力的重要因素。