1998 Fiscal Year Annual Research Report
金属タンパク質活性サイトモデル:ペプチド錯体の合成・構造・機能
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08454213
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| Research Institution | Science University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山村 剛士 東京理科大学, 理学部, 教授 (00114702)
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| Keywords | ジンクワィンガー / Cys-X_2-Cys / Zn^<2+> / 加水分解酵素 / His-Gm-X_2-His / Zn^<2+> / 分子軌道法 / 分子動力学 / マルチポルフィソン系 / 人工金属蛋白質 |
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| Research Abstract |
最終年度は、蛋白質中の金属イオン結合サイトに見られる基本的なアミノ酸配列に関して、1)ジンクフィンガーモチーフZFの亜鉛サイトCys-X_n-Cys-Y/Zn^<2+>のペプチドモデル、及び、加水分解酵素の亜鉛サイトHis-X_n-His/Zn^<2+>のペプチドモデルの合成と、これら錯体の溶液のEXAFSやROESYデータをもとにした分子軌道法・制限分子動力学計算・距離幾何学計算を行い、ペプチド錯体の構造を明らかにした。又、2)ポルフィリンを鋳型に持つペプチドポルフィリンを合成し、その会合性を検討した。以下、達成した成果を列挙する。
1) Cys-X_2-Cys/Zn^<2+>とCys-X_2-Cys-A-B/Zn^<2+>を得るための有機合成と錯体合成を系統的に発展させ、[(2)Zn]及び[(1)Zn]を得た。これらは共にZnS_2O_2 4配位を基本とするが5配位の混入が有り得ることを実験的に見出した。又、置換反応を試みた。温度変化実験を含む精密EXAFS解析と配位結合に関する分子軌道法計算、及び、配位と配座の運動に関する分子動力学計算を行い、化合物はZnS_2O_2の4配位を基調とするが5配位幾何構造(tbp)も存在し、溶媒が周囲に多数存在する場合は5配位となる可能性が高いことを計算的に確認した。
2) プロテアーゼ活性中心はHis^i-Glu^<i+1>-X_2-His^<i+4>/Zn^<2+>で表わされる。本研究は最小アミノ酸配列であるBoc-GIu-TI-1-His-OMeを選び亜鉛錯体の合成を行った。本系は溶液中で平衡系であるがROESY実験から平均値として^1H-^1H距離を求め、距離幾何学計算と制限分子動力学計算を遂行した。得られた幾つかの構造を平均化すると、加水分解酵素中のGlu-X_2-His/Zn^<2+>と極く近い構造となることを明らかにした。
3) マルチヒスチジンペプチドをピケットフェンスとする人工蛋白質α_4-(PepA_<18>)_4-MTAPP:PepA=EEALEKHEKALEKHEKAGを設計・合成した。これをホストとしてプロトヘムをゲストに取り込み、ポルフィリン会合体を形成することに成功した。次いで、ヘリックス性と会合体分子量を検討し、α_4-(PepA_<18>)_4-ZnTAPPは二量体を形成すること、ヘミン共存下三量体へと変化することを明らかにした。本系は2種類の金属ポルフィリンからなる12のポルフィリンを含み、人工蛋白質で最大のポルフィリン集積を示した。
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[Publications] Takeshi Yamamura,: "Boc-Glu-Thr-Ile-His-OMe/Zn^<2+> in Tenms of the Zinc-Binding Sites of Proteases" Inorg.Chim.Acta. 283. 243-250 (1998)
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[Publications] Masato Ushiyama,: "Construction of Multiple Porphyrin System Using a denovo Designed Deptide Porphyrin and Hemin" Chem.Lett.127-128 (1999)
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[Publications] Masato Ushiyama,: "A 12 Porphyrin System:Synthesis of Peptide Porphyrins with Multiple Histidines and the Aggregation Behavior in the Presence of Henin" Bull,Chem.Soc.Jpn.72(inpress). (1999)
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[Publications] Hiroteru Nishikawa,: "De Nouo Designed Heme-Bincling Peptide Porphyrins.Excltonic Analyses of the UV-vis and CD Spectina" Peptide Science. in press. (1999)
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[Publications] Masato Ushiyama,: "Consruction of Multi Porphyrin systems Using Histidine Containing 4-Helix Bundle Porphyrin and Heme" Peptide Science. in press. (1999)
