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ヘムオキシゲナーゼと鉄ポルフィセン複合体による新しい生体分子触媒の創製

Research Project

Project/Area Number 15655065
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Chemistry related to living body
Research InstitutionOsaka University (2005)
Kyushu University (2003-2004)

Principal Investigator

林 高史  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20222226)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 久枝 良雄  九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (70150498)
Project Period (FY) 2003 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2004: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Keywordsヘムオキシゲナーゼ / 鉄ポルフィセン / 阻害剤 / 酸化酵素 / 生体触媒 / 酸素親和性 / 一酸化炭素親和性 / ヘムプロピオン酸 / 人工ヘム / ポルフィセン鉄錯体
Research Abstract

ヘムオキシゲナーゼはヘム分子を代謝分解する酵素として、近年特に注目されている。この酵素はヘムを基質として取り込み、ヘム上で発生する活性種(Fe-OOH)の形成を支援し、ヘムからビリベルディンへの酸化分解を促すことが明らかとなってきた。本研究では、非分解性の人工ヘム分子を合成し、ヘムオキシゲナーゼを単なるヘム分解酵素としてではなく、様々な基質に対する有用な酸化酵素として変換することを目的としている。
本年度は、ヘムオキシゲナーゼの基質としてヘムの構造異性体であるポルフィセン鉄錯体を結合押させ、還元酵素とNADPH存在下で、分解反応を追跡した。予想通り、天然のヘムが分解する条件下で、メソ位を有しない鉄ポルフィセンをほとんど分解しないことが判明した。一方、最初の段階である、Fe(II)への還元は起こり、安定なCO錯体も得られた。将来的には、鉄ポルフィセンはヘムオキシゲナーゼの阻害剤として機能すると考えられる。また、酸素分子が活性化されれば、ヘムオキシゲナーゼ複合体は、新しい酸化触媒としても利用できるものと期待される。一方、大過剰にNADPHを添加した場合には、鉄ポルフィセンにおいても、ある単一な分解物を与えることも明らかになった。この分解物が、ヘムの分解物であるビリルビンと同じような化学種であるかどうか、現在検討を進めている。今回得られた知見は、天然のヘムオキシゲナーゼのメカニズム解明に大きく貢献すると共に、ヘムの異性体である鉄ポルフィセンは阻害剤として、また生体触媒として興味深い化合物であることが明らかとなった。

Report

(3 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2006 2005 2004 Other

All Journal Article (9 results) Book (1 results) Publications (6 results)

  • [Journal Article] Ligand Binding Properties of Two Kinds of Reconstituted Myoglobins with Iron Porphycene Having Propionates : Effect of β-Pyrrolic Position of Two Propionate Side Chains in Porphycene Framework2006

    • Author(s)
      T.Matsuo
    • Journal Title

      J.Inorg.Biochem. (印刷中)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Unusual Ligand Discrimination by a Myoglobin Reconstituted with a Hydropohbic Domain-Linked Heme2005

    • Author(s)
      H.Sato
    • Journal Title

      J.Am.Chem.Soc. 127・1

      Pages: 56-57

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Preparation and O_2 Binding Study of Myoglobin Having a Cobalt Porphycene2005

    • Author(s)
      T.Matsuo
    • Journal Title

      Inorg.Chem. 44・25

      Pages: 9391-9396

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Unusual Ligand Discrimination by a Myoglobin Reconstituted with a Hydropohbic Domain-Linked Heme2005

    • Author(s)
      H.Sato
    • Journal Title

      J.Am.Chem.Soc. 127(印刷中)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Ligand Binding Properties of Myoglobin Reconstituted with Iron Prophycene2004

    • Author(s)
      T.Matsuo
    • Journal Title

      J.Am.Chem.Soc. 126

      Pages: 16007-16017

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Enhancement of Enzymatic Activity for Myoglobins by Modification of Heme Propionate Side Chains2004

    • Author(s)
      T.Hayashi
    • Journal Title

      J.Porphyrins Phthalocyanines 8

      Pages: 255-264

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Residues in the Distal Heme Pocket of Neuroglobin : Implications for the Multiple Ligand Binding Steps2004

    • Author(s)
      T.Uno
    • Journal Title

      J.Biol.Chem 297

      Pages: 5886-5893

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Chemical Properties of Sperm Whale Myhoglobins Reconstituted with Monopropionate Hemins2004

    • Author(s)
      T.Hayashi
    • Journal Title

      Chem.Lett. 33

      Pages: 1512-1513

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Modification of Hemoproteins by Reconstitutional Methods2004

    • Author(s)
      T.Hayashi
    • Journal Title

      J.Porphyrins Phthalocyanines 8

      Pages: 395-395

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Book] Encyclopedia of Supramolecular Chemistry2004

    • Author(s)
      T.Hayashi
    • Total Pages
      8
    • Publisher
      Marcel Dekker
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      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Takashi Hayashi: "Enhancement of Peroxygenase Activity of Horse Heart Myoglobin by Modification of Heme-propionate Side Chains"Chem.Lett.. 32. 496-497 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Takashi Hayashi: "Synthesis, Structure and Chemical Property of a First Fluorine-Containing Porphycene"Org.Lett.. 5. 2845-2848 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Takashi Hayashi: "Synthesis, Characterization, and Autoreduction of a Highly Electron-Deficient Porphycenatoiron(III) with Trifluoromethyl Substituents"Inorg.Chem.. 23. 7345-7347 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Takashi Hayashi: "Role of Heme-Propionate Side Chains in Myoglobin Function"J.Inorg.Biochem.. 96. 50 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Hideaki Sato: "Hybridization of Modified-Heme Reconstitution and Distal Histidine Mutation to Functionalize Sperm Whale Myoglobin"J.Am Chem.Soc.. 126. 436-437 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Takashi Hayashi(分担): "Zinc Containing Enzyme and Their Models"Marcel Dekker, New York. 9 (2004)

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      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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