ビタミンＢ１２含有酵素の反応性制御法を模したユニークな新規生体触媒の開発

开发一种独特的新型生物催化剂，模仿含维生素 B12 的酶的反应控制方法

基本信息

批准号：
14J00790
负责人：
森田能次
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

コバラミン依存型メチオニン合成酵素は、生体内で重要なメチル基転移反応を司っている。　しかしながら、タンパク質部分が巨大かつ、補欠分子の分子構造が複雑であるため、反応中間体であるコバルト1価種の構造やタンパク質内でのメチル基転移反応の詳細なメカニズムは完全には理解されていない。　本研究では、酵素のタンパク質部分を含めた酵素モデルとして、ヘムタンパク質であるミオグロビンから天然ヘムを取り除いたアポミオグロビンにコバラミンのモデル錯体を挿入した再構成ミオグロビンを調製し、酵素類似のメチル基転位反応を評価することで、天然酵素における反応促進のメカニズム解明をめざしている。本年度は、酵素類似のモデル反応としてタンパク質マトリクス内でのメチル錯体の生成反応およびメチル基転移反応を実施した。　コバルト1価種を含む再構成ミオグロビン溶液にヨードメタンを添加することで、タンパク質内でメチル錯体を生成した。　有機溶媒中では同様の反応が進行しないことから、His93の軸配位によるメチル錯体の安定化を明らかにした。　さらに、生成したメチル錯体のメチル基は室温でHis64のイミダゾール窒素へ転移することを見出した。　また本酵素モデルにおける理論計算は、これまでに提唱されている協奏的な反応機構よりもHis93が脱配位した5配位構造のHis-off中間体を経由する反応機構の方が活性化エネルギーが低く、より有利に反応が進行することを示唆した。次に、不安定なメチル錯体のモデルとして、安定なアクア及びシアノコバルト３価錯体を含む再構成ミオグロビンを新たに調製し、X線結晶構造及び配位挙動を詳細に評価した。　シアノコバラミンと比較すると、調製したシアノ錯体のCo-N(His93) 結合距離が長いことから、実際の酵素では、メチル基転移反応を加速させるHis-off中間体の生成が促進されていることを示唆した。

钴胺素依赖性蛋氨酸合酶负责体内重要的转甲基反应。然而，由于蛋白质部分较大且假体分子的分子结构复杂，作为反应中间体的单价钴物种的结构以及蛋白质内转甲基反应的详细机制尚不完全清楚。。在本研究中，作为包含酶的蛋白质部分的酶模型，我们将钴胺素的模型复合物插入到从作为血红蛋白的肌红蛋白中除去天然血红素而得到的脱辅基肌红蛋白中，制备了重构肌红蛋白，并进行了与酶类似的甲基转移反应通过对此进行评估，我们的目的是阐明天然酶中反应促进的机制。今年，我们在蛋白质基质内进行了甲基复合物形成反应和甲基转移反应，作为类似于酶的模型反应。通过将碘甲烷添加到含有单价钴物质的重构肌红蛋白溶液中，在蛋白质内产生甲基复合物。由于在有机溶剂中不会发生类似的反应，因此我们澄清了甲基复合物是通过 His93 的轴向配位来稳定的。此外，我们发现生成的甲基复合物的甲基在室温下转移到His64的咪唑氮上。此外，使用该酶模型的理论计算表明，通过具有五配位结构（其中His93脱配）的His-off中间体的反应机制的活化能比迄今为止提出的协同反应机制低，这表明。反应进行得更加顺利。接下来，作为不稳定甲基络合物的模型，我们新制备了含有稳定水和氰钴三价络合物的重构肌红蛋白，并详细评估了X射线晶体结构和配位行为。与氰钴胺相比，制备的氰基复合物的Co-N(His93)键长更长，这表明在实际酶中促进了加速转甲基反应的His-off中间体的产生。

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）

Transmethylation in the heme pocket of myoglobin reconstituted with cobalt corrinoids as a methionine synthase mode

用钴咕啉重构的肌红蛋白血红素袋中的转甲基化作为蛋氨酸合酶模式

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takashi Hayashi;Yoshitsugu Morita;Eiichi Mizohata;Koji Oohora;Jun Ohbayashi;Tsuyoshi Inoue;and Yoshio Hisaeda;森田能次・大洞光司・澤田明純・蒲池高志・吉澤一成・林高史;森田能次・大洞光司・林高史;森田能次・大洞光司・林高史;森田能次・大洞光司・林高史
通讯作者：
森田能次・大洞光司・林高史

Transmethylation in Myoglobins Reconstituted with Cobalt Corrinoids as a　Methionine Synthase Model

用钴咕啉重建肌红蛋白的转甲基作用作为蛋氨酸合酶模型

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takashi Hayashi;Yoshitsugu Morita;Eiichi Mizohata;Koji Oohora;Jun Ohbayashi;Tsuyoshi Inoue;and Yoshio Hisaeda;森田能次・大洞光司・澤田明純・蒲池高志・吉澤一成・林高史;森田能次・大洞光司・林高史;森田能次・大洞光司・林高史;森田能次・大洞光司・林高史;森田能次・大洞光司・林高史
通讯作者：
森田能次・大洞光司・林高史

Crystal Structures and Coordination Behavior of Aqua- and Cyano-Co(III) Tetradehydrocorrins in the Heme Pocket of Myoglobin

肌红蛋白血红素袋中水-和氰基-Co(III)四氢可林的晶体结构和配位行为

DOI：
10.1021/acs.inorgchem.5b02598
发表时间：
2016
期刊：
Inorganic Chemistry
影响因子：
4.6
作者：
Y. Morita;K. Oohora;E. Mizohata;A. Sawada;T. Kamachi;K. Yoshizawa;T. Inoue;T. Hayashi
通讯作者：
T. Hayashi

Co(II)/Co(I) reduction-induced axial histidine-flipping in myoglobin reconstituted with a cobalt tetradehydrocorrin as a methionine synthase model

DOI：
10.1039/c4cc05448b
发表时间：
2014-01-01
期刊：
CHEMICAL COMMUNICATIONS
影响因子：
4.9
作者：
Hayashi, Takashi;Morita, Yoshitsugu;Hisaeda, Yoshio
通讯作者：
Hisaeda, Yoshio

Myoglobins reconstituted with cobalt tetra- and bis-dehydrocorrins as a methionine synthase model

用四脱氢可林钴和双脱氢可林钴重构肌红蛋白作为蛋氨酸合酶模型

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takashi Hayashi;Yoshitsugu Morita;Eiichi Mizohata;Koji Oohora;Jun Ohbayashi;Tsuyoshi Inoue;and Yoshio Hisaeda;森田能次・大洞光司・澤田明純・蒲池高志・吉澤一成・林高史;森田能次・大洞光司・林高史;森田能次・大洞光司・林高史
通讯作者：
森田能次・大洞光司・林高史