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排列氧化还原分子来构建利用分子间电子转移反应的新化学反应系统。天然酶通过多种辅因子的排列，促进辅因子之间的电子转移反应，创造出高活性、高效的化学反应体系。另一方面，蛋白质尽管分子量巨大，但仍形成单一结构，分子量可达数万，并且可以通过氨基酸化学修饰将人工化合物固定在蛋白质上所需的位置。因此，通过化学修饰多个人工氧化还原分子并将其引入到蛋白质表面并进行排列，我们有望构建一个新的化学反应体系。在这项研究中，我们认为管状结构是一维排列人造分子的有用基础之一，并且基于我们创建的β-螺旋蛋白[(gp5βf)_3]_2的重复管状结构。尝试排列催化剂分子。当氧化还原催化剂黄素的琥珀酰亚胺酯衍生物修饰为[(gp5βf)_3]_2时，黄素聚集体能够以黄素的光化学反应为开关进行点击反应，转化为游离黄素和聚赖氨酸他们发现它的进展速度比类似改性的黄素快大约 11 倍。这被认为是由于使用强β-螺旋结构作为模板来固定黄素序列，以促进黄素的反应性。我们还创建了 [(gp5βf)_3]_2 的 K41 半胱氨酸突变体，并用 Re(bpy)(CO)_3Cl 复合物修饰半胱氨酸，用 Ru(bpy)_3 修饰赖氨酸。该络合物K41C_Re_<Cys>Ru_<NH>在可见光照射下促进比该络合物的混合溶液多2.9倍的CO生成催化反应，并且[(gp5βf)_3]_2作为络合物间电子转移反应是有用的。模板分子。如上所述，这项研究成功地证明了基于β-螺旋结构的功能分子的排列可能导致对这些分子功能的控制的可能性。

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

ロッド状蛋白質の人工集積体を基盤とした錯体の配列制御

基于棒状蛋白人工聚集体的复合物排列控制