活性中心のミクロ構造とその機能発現に関する分光磁気化学的研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01470050
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 大矢 博昭 京都大学, 理学部, 助教授 (00025389)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河野 雅弘 日本電子株式会社, 分析機器技術本部, 副課長
• Keywords: 酵素モデル / 酵素反応 / 反応中間体 / ESR / ESRET / マルチ測光分光器 / SOD / 過酸化物付加体

Research Abstract

本研究では生体内にある酵素の活性中心のミクロ構造とその機能発現を、ESR法をも組み込んだ分光磁気化学的同時測定手段を駆使して、解明すること,および代表的な酵素のモデル錯体を開発してその反応機構をさぐることを目的とした。初年度では主にESR・光吸収同時測定法(ESRET)の開発・システム化を行ない当初の目的を達成した。さらに,ESR測定に必要な低温凍結試料の同時測定法を試み、反射型光ファイバ-を用いれば、可視部領域で有効なスペクトルが得られ、同時測定が可能であることが判明した。これらを用いて以下に示す酵素モデル系のミクロ構造とその機能発現機構を調べ、天然酵素の構造,機能発現機構と比較検討した。1)Fe^<3+>(tpp)Clをモデル錯体として用い,ヘム鉄蛋白の機能発現の要はその過酸化物付加体の中間生成にあること,これを通じて各種ヘム鉄酵素機能が枝分かれすること,および当中間体は特異なESR,吸収スペクトルを示すことが判明した。2)酸素添加酵素モデル錯体としてCo^<3+>ーポリアミン錯体およびCo^<2+>(SB)(SB:シッフ塩基)を用い、カテコ-ルへの酸素添加機構を調べた。その結果Co^<3+>とCo^<2+>では反応機構が異なり,前者では基質から錯体への電荷移動(ET)がまず起こり,次に酸素添加が追随するが,後者では酸素が錯体と酸素付加錯体を形成した後に基質酸化がおこることが明らかになった。これらは二原子酸素添加酵素の反応機構とよく対応する。3)FeーSODモデル反応として,FeーEDTAおよび類似錯体と活性酸素種(H_2O_2,O^-_2)との反応過程を追跡して、2種の重要な反応中間体を見出した。一つはSideーOn型のFe^<3+>ーO^<2->_2付加錯体で、もう一つはFe^<2+>ーO^-_2 SODモデル中間体である。これら中間体をプロ-ブとして反応機構を解析した。

Research Products

• [Publications] K.Tajima,etal: "Direct Evidence of Hemeーtーbutyl Peroxide Adduct Formation Demonstrated by Simullaneous ESR and Optical Measurements" Inorg.Chem. 28. 709-715 (1989)
• [Publications] K.Tajima,etal: "Important Role of Fe(III)TPPーOxygenーSkatol Ternary Complex in Triptophane Dioxygenase Model Reaction System" Inorg.Chim Acta. 172. 83-91 (1990)
• [Publications] K.Fukui,H.OhyaーNishiguchi,N.Hirota.: "The Relation between ZeroーField Splittings and Distortions along the Normal Coordinates in TransitionMetal Complexes" Mol.Phys.71. 1269-1283 (1990)
• [Publications] K.Fukui,H.OhyaーNishiguchi,N.Hirota: "ESR and Magnetic Snsce ptibility Studies on HighーSpin Tetrahedral Cobalt(II)ーThiolate Complexes:An Approach to RubredoxinーType Active Sites" Bull.Chem.Soc.Jpn.,. 64. 1201-1209 (1991)
• [Publications] S.Nakashima,H.OhyaーNishiguchi,N.Hirota,H.Fujii,I.Morishima: "Spin Coupling in Ferric Porphyrin and Chlorin Radical Cation Complexes" Inorg.Chem.29. 5207-5211 (1990)
• [Publications] S.Fujii,H.OhyaーNishiguchi,N.Hirota: "EPR Evidence of Intermediate Peroxo Complexes Formed in a SOD Model System." Inorg.Chim.Acta. 175. 27-30 (1990)
• [Publications] 大矢 博昭、山内 淳: "電子スピン共鳴ー素材のミクロキャラクタリゼ-ション" 講談社サイエンティフィク, 300 (1989)
• [Publications] H.OhyaーNishiguchi,etal: "LandoltーBernstein New Series “Magnetic Properties of Free Radicals" ed H.Fischer Vol.11/17h Chap 19" Springer Verlag AG., 63 (1989)