金属酵素活性部位の精密モデル化

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04255106
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 北川 禎三 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 教授 (40029955)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 正樹 金沢大, 理学部, 助教授 (20091390) ; 大川 尚士 九州大, 理学部, 教授 (00037219) ; 木村 栄一 広島大, 医学部・総合薬学科, 教授 (30034010) ; 吉川 信也 姫路工大, 理学部, 教授 (40068119)
• Keywords: 共鳴ラマン散乱 / チトクロム酸化酵素 / ミオグロビン / 時間分解ラマン / 亜鉛錯体 / マンガンカタラーゼ

Research Abstract

金属タンパク質が示す特異的化学反応性と、活性中心における金属イオンの配位構造やこれをとりまく分子環境との関係を動的状態も含めて検討し、そのモデルとなる金属錯体を化学的に構築することを目的として研究を進めた。機能遂行の途中の段階の金属配位構造をとらえ、その反応のメカニズムを構造化学的に記述するために、本重点研究全体の共同設備として、時間分解共鳴ラマン散乱測定系を製作し分子研に設置した。本装置は10ナノ秒の時間分解能で分子の振動スベクトルを与え、ミオグロビン一酸化炭素化合物の光解離再結合過程におけるFe-10伸縮振動の検出に威力を発輝した。また800nm付近にCT吸収をもつ金属錯体に適用可能な遠赤色励起共鳴ラマン散乱測定装置を製作し、チトクロム酸化酵素のCu_Aサイトの構造研究に用いた。その結果も既に国際誌に受理された。この他、本年度に代表者と共鳴ラマン分光の共同研究を進展させた本重研究の班員は、第1班の鈴木、第2班の森島、石村、第3班の吉川、大川、堀、鈴木、第4班の北島、青山らである、本研究班で対象とした金属タンパク質のうち、チトクロム酸化酵素については吉川が単結晶のX線回折法で、北川が共鳴ラマン分光法で研究を進めた。木村はいくつかのZn酵素の反応を〔12〕aneN_3マクロサイクルをつかって再現し、Znの化学的特色と配位環境との関係を明らかにした。植物光合成系IIk特徴的なO_2発生の活性部位を化学的に構築することを目的として、鈴木はdi-μ-oxoMnクラスター錯体を合成し、機能モデルの構築に向って前進した。大川はMnの4核クラスター錯体でカタラーゼ活性のあるものの合成に初めて成功し、その反応中間体の構造解明を代表者と協力してやろうとしている。

Research Products

• [Publications] S.Sato,K.Kamogawa,K.Aoyagi,T.Kitagawa: "Time-resolved resonance Raman investigation of photoreduction of iron-octaethylporphyrin complexes by using quasi-simultaneous pump/probe measurement technique." Journal.of Physical Chemistry. 26. 10676-10681 (1992)
• [Publications] T.Egawa,M.Miki,T.Ogura,R.Makino,Y.Ishimura and T.Kitagawa: "Observation of the FeIV=O stretching Raman band for a thiolate-ligated heme protein;Compound I of chloroperoxidase." FEBS Letters. 305. 206-208 (1992)
• [Publications] T.Kitagawa: "Investigation of higher order structures of proteins by ultraviolet resonance Raman spectroscopy." Progress of Biophysics and Molecular Biology. 58. 1-18 (1992)
• [Publications] S.Kaminaka,T.Kitagawa: "A Novel idea for practical UV resonance Raman measurement with a double-monochromator and its application to protein structural studies." Applied Spectroscopy. 46. 1804-1808 (1992)
• [Publications] S.Kaminaka,H.Takizawa,T.Handa,H.Kihara,and T.Kitagawa: "Resonance Raman study on active site structure of a cooperative hemerythrin." Biochemistry. 31. 6997-7002 (1992)
• [Publications] Y.Sakan,T.Ogura,T.Kitagawa: "Detection of the Fe-CO stretching Raman band for recombination transient species of photodissociated carbonmonoxy myoglobin by using pump/probe time-resolved technique." Chemical Physics Letters.196. 150-154 (1992)
• [Publications] T.Kitagawa,T.Egawa,T.Ogura,Y.Imai,R.Makino,and Y.Ishimura: "Cytochrome p-450:Biochemistry and Biophysics:Resonance Raman studies of cytochrome p-450:the O-O stretching for p-450 cam and Fe-CO stretching for p-450(w-1)mutants." INCO-TNC Joint Stock Corp., 83-88 (1992)
• [Publications] 小倉 尚志,北川 禎三: "新生化学実験講座第5巻" 東京化学同人, 97-105 (1992)