蛋白質三次元構造を利用した電子伝達経路の構築

利用三维蛋白质结构构建电子传递通路

基本信息

批准号：
07J03483
负责人：
横井紀彦
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、酸化還元分子を、蛋白質複合体を基盤として配列させることで、分子間の電子伝達反応を利用した新規化学反応システム構築を試みた。天然の酵素は複数の補因子の配列により、補因子間の電子移動反応を促進させ、高活性、高効率な化学反応システムを構築している。一方、蛋白質は、分子量数万といった巨大な分子にも関わらず、単一の構造を形成し、アミノ酸化学修飾を利用して人工化合物を蛋白質の望みの位置へ固定することが可能である。従って、複数の人工酸化還元分子を化学修飾で蛋白質表面へ導入し、配列させることで、新規の化学反応システムの構築が期待できる。本研究では、チューブ構造が人工的な分子を一次元的に配列させるのに有用な土台の一つと考え、我々が作成したベータヘリックス蛋白質[(gp5βf)_3]_2の繰り返しチューブ型構造を元にした触媒分子の配列化を試みた。酸化還元触媒であるフラビンのサクシニミジルエステル誘導体を[(gp5βf)_3]_2へ修飾したところ、そのフラビン集積体は、フラビンの光化学反応をスイッチとするクリック反応を、遊離のフラビンや、ポリリジンへ同様に修飾されたフラビンよりも約11倍速く進行させることを発見した。これは、強固なベータヘリックス構造を鋳型としたフラビンの配列の固定化によってフラビンの反応性を促進させることができたと考えられる。また、[(gp5βf)_3]_2のK41システイン変異体を作成し、そのシステインに対してRe(bpy)(CO)_3Cl錯体を、リシンにはRu(bpy)_3をそれぞれ修飾した。この複合体K41C_Re_<Cys>Ru_<NH>は、錯体の混合溶液と比べ、可視光照射下でのCO生成触媒反応を2.9倍多く進行させ、[(gp5βf)_3]_2が錯体間電子移動反応の鋳型分子として有用と示された。以上のように本研究では、ベータヘリックス構造を基盤とした機能分子の配列が、その分子の機能の制御に繋がる可能性を示すことに成功した。

在这项研究中，我们试图通过基于蛋白质复合物对准分子之间的电子转移反应来构建一种新的化学反应系统。多个辅因子的序列促进了辅因子之间的电子转移反应，从而产生了高度活跃，高效的化学反应系统。另一方面，尽管蛋白质是数以万计的分子量的巨大分子，但仍可以形成单个结构，并使用氨基氧化修饰将人工化合物固定在蛋白质的所需位置。因此，通过化学修饰并对齐它们，通过将多种人造氧化还原分子引入蛋白质表面上，可以预期新的化学反应系统。在这项研究中，我们认为管结构是在一个维度中对齐人造分子的有用基础之一，并且我们试图根据β-螺旋蛋白的重复管型结构对齐催化分子[（GP5βF）_3] _2。当黄蛋白的琥珀酰亚胺基酯衍生物（一种是氧化还原催化剂）被修改为[（gp5βF）_3] _2时，发现黄素积累的产生的速度比游离的黄素快11倍，并且类似地修饰的黄蛋白与多酰胺相似。人们认为，通过使用强大的β-螺旋结构作为模板固定黄素的序列来促进黄素的反应性。也修改了[（gp5βF）_3] _2的K41半胱氨酸突变体，并且通过re（bpy）（CO）_3Cl复合物对半胱氨酸进行了修饰，赖氨酸被RU（BPY）_3修饰。与复合物的混合溶液相比，这种复杂的K41C_RE_ <cys> ru_ <NH>在可见光光照射下进行CO生成的催化反应增加了2.9倍，并且[（GP5βF）_3] _2被证明可作为用于复合电子转移反应的模板分子。如上所述，这项研究成功证明了基于β-螺旋结构的功能分子序列可能导致分子功能的调节。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Molecular design of heteroprotein assemblies providing a bionanocup as a chemical reactor

DOI：
10.1002/smll.200700855
发表时间：
2008-01-01
期刊：
SMALL
影响因子：
13.3
作者：
Koshiyama, Tomomi;Yokoi, Norihiko;Watanabe, Yoshihito
通讯作者：
Watanabe, Yoshihito

Coordination design of artificial metalloproteins utilizing protein vacant space

DOI：
10.1016/j.ccr.2007.04.007
发表时间：
2007-11-01
期刊：
COORDINATION CHEMISTRY REVIEWS
影响因子：
20.6
作者：
Ueno, Takafumi;Abe, Satoshi;Watanabe, Yoshihito
通讯作者：
Watanabe, Yoshihito

Artificial beta-helical tube protein as a template of molecular modifications

人工β螺旋管蛋白作为分子修饰的模板

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
横井紀彦;三浦友紀;稲葉央;黄正元;上野隆史;金丸周司;有坂文雄;渡辺芳人;横井紀彦;横井紀彦・三浦友紀・黄正元・越山友美・上野隆史・金丸周司・有坂文雄・油谷克英・渡辺芳人
通讯作者：
横井紀彦・三浦友紀・黄正元・越山友美・上野隆史・金丸周司・有坂文雄・油谷克英・渡辺芳人

Crystal structure analysis of metal Shiff-base complex・heme oxygense composites

金属席夫碱配合物·血红素含氧复合物的晶体结构分析

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
横井紀彦;三浦友紀;稲葉央;黄正元;上野隆史;金丸周司;有坂文雄;渡辺芳人;横井紀彦;横井紀彦・三浦友紀・黄正元・越山友美・上野隆史・金丸周司・有坂文雄・油谷克英・渡辺芳人;横井紀彦・三浦友紀・黄正元・越山友美・上野隆史・金丸周司・有坂文雄・油谷克英・渡辺芳人;横井紀彦・三浦友紀・黄正元・越山友美・上野隆史・金丸周司・有坂文雄・油谷克英・渡辺芳人;横井紀彦;横井紀彦・上野隆史・海野昌喜・松井敏高・戸木田裕一・斉藤正男・渡辺芳人
通讯作者：
横井紀彦・上野隆史・海野昌喜・松井敏高・戸木田裕一・斉藤正男・渡辺芳人

Construction of cooperative reaction systems of metal complexes on the basis of prote in assemblies

基于组装体中蛋白质的金属配合物协同反应体系的构建