3_<10>ヘリックスモデル錯体による金属酵素の活性調節機構研究

• Project/Area Number: 12740356
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Inorganic chemistry
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 奥 浩之 群馬大学, 工学部, 助教授 (20301749)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2001: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2000: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 生物無機化学 / ペプチド化学 / 3_<10>ヘリックス / αヘリックス / プラストシアニン / 金属タンパク質 / エノラーゼ / ヒスチジン / ペプチド / 結晶構造解析 / システイン

Research Abstract

タンパク質に見られる2次構造の1つ、3_<10>ヘリックスはαヘリックスより短い周期を持つらせん構造である。3_<10>ヘリックスは3残基で1回転し、i+2番目のアミノ酸残基と水素結合を、またαヘリックスは3.6残基で1回転しi+3番目のアミノ酸残基と水素結合をしている。
本年度は昨年度に引き続き、3_<10>ヘリックスを形成するペプチドの探索と溶液構造研究、及び実際の酵素中の機能性部位配列について合成を行った。
金属酵素中の3_<10>ヘリックス部位配列として、Boc-Aib-Aib-Cys-Ala-Pro-His-Aib-Aib-OEtの合成を試みた。Aib残基は結晶性と溶解性の向上を目的としている。その結果、-His-Aib-結合の合成が非常に困難であるとわかった。これは立体障害に起因するためであり、-His-Ala-に配列をかえることで解決した。
昨年度はオキシ酸の1種類である乳酸(Lac)残基を用いることで3_<10>ヘリックスを発生させることに成功した。今年度はα-ヒドロキシイソ酪酸(Hib)を用いてヘリックス形成能を研究した。HibはLac残基のα位の水素原子をメチル基に置換した構造を持つ。このα,α'-ジメチル構造はα-アミノイソ酪酸(Aib)にみられるように、側鎖メチル基の立体障害によって一般的に3_<10>ヘリックス形成すると考えられている。そこでBoc-(Leu-Leu-Hib)_n-OEt(Boc=t-butoxycarbonyl, n=2-5)を合成した。その結果Boc-(Leu-Leu-Lac)_5-OEtではαヘリックスを取るのに対し、Boc-(Leu-Leu-Hib)_5-OEtではアンオーダーになることがCDスペクトルより明らかとなった。これは従来の推定に反し、α,α'-ジメチル構造そのものでは規則構造を壊すことを示している。

Research Products

• [Publications] Ohyama, T., Oku, H., Yoshida, M., Katakai, R.: "Crystal Structure of a Depsipeptide, Boc-(Leu-Leu-Lac)_3-Leu-Leu-OEt"Biopolymers. (in press). (2001)
• [Publications] Nonaka, R., Oku, H., Yamada, K., Sato, K., Kano, S., Suzuki, M., Katakai, R.: "Synthesis of Small Domain Peptides of Glycolitic Enzyme Enolase"Peptide Science 2000. 301-304 (2001)
• [Publications] Keiji, Y., Oku, H., Yamada, K., Katakai, R.: "Synthesis and Conformational Analysis of Depsipeptides Containing α-hydroxyisobutyric Acid"Peptide Science 2000. 297-300 (2001)
• [Publications] Ishiguro, T., Oku, H., Yamada, K., Sato, K., Kano, S., Suzuki, M., Katakai, R.: "Synthesis of a Peptide Having Partial Sequence of Enolase"Peptide Science 2000. 293-296 (2001)
• [Publications] Abe, N., Oku, H., Yamada, K., Katakai, R.: "Synthesis and Conformational Analysis of Model Peptides Containing a Metal Binding Site of Plastcyanine"Peptide Science 2000. 293-296 (2001)
• [Publications] Ohyama,T.;Oku,H.;Hiroki,A.;Yoshida,M.;Katakai,R.: "Crystal Strucure of a Depsipeptide, Boc-(Leu-Leu-Lac)3-Leu-Leu-OEt."Biopolymers. (In press). (2001)
• [Publications] Ohyama,T.;Oku,H.;Hiroki,A.;Maekawa,Y.;Yoshida,M.;Katakai,R.: "The Crystal Strucure for a Depsipeptide Boc-(Leu-Leu-Ala)2-(Leu-Leu-Lac)3-OEt."Biopolymers. Vol.54. 375-378 (2000)
• [Publications] Oku,H.;Fujimoto,J.;Ohyama,T.;Hiroki,A.;Yoshida,M.;Katakai,R.: "Side Chain Conformational Changes During the Thermo-Shrinking Process : γ-Ray Polymerization and Spectroscopic Study of Uncrosslinked Poly (methacryloyl-Ala-OMe)"J.Polym.Sci., Part A : Polym.Chem.. Vol.38. 2671-2677 (2000)
• [Publications] Oku,H.;Ohashi,H.;Fujimoto,J.;Shimizu,M.;Yoshida,M.;Katakai,R.: "Conformational change of proline residues observed in swollen and shrunken phases : γ-Ray synthesis and variable temperature circular dichroism spectra of a thermo-responding polymer, poly (acryloyl-Pro-OMe)"J.Polym.Sci., Part A : Polym.Chem.. Vol.38. 4524-4530 (2000)
• [Publications] Hendri,J.;Hiroki,A.;Oku,H.;Yoshida,M.;Katakai,R.: "Volume Phase Transition of Methacryloyl-L-alanine Copolymer Hydrogels Controlled by the Terminal Groups in the Side Chains"J.Polym.Sci., Part A : Polym.Chem.. Vol.39. 56-62 (2001)
• [Publications] Ohyama,T.;Oku,H.;Katakai,R.: "Peptide Science 1999"310-Helix Nucleation in a Depsipeptide : Crystal Structure of Boc-(Leu-Leu-Ala)2-(Leu-Leu-Lac)3-OEt.. 4 (2000)
• [Publications] Oku,H.;Tetsuka,Y.;Ohyama,T.;Kobayashi,K.;Katakai,R.: "Peptide Science 1999"Spectroscopic Study of 3_<10> Helix Depsipeptides. 4 (2000)