2000 Fiscal Year Annual Research Report

モノオキシゲナーゼの構築-P450酸化活性種の蛋白モデルによる検証

Research Project

Project/Area Number	11490036
Research Institution	Okazaki National Research Institutes
Principal Investigator	渡辺芳人岡崎国立共同研究機構, 統合バイオサイエンスセンター, 教授 (10201245)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	上野隆史岡崎国立共同研究機構, 統合バイオサイエンスセンター, 助手 (70332179) 小江誠司岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (60290904) 小崎紳一山形大学, 教育学部, 助教授 (40280581)
Keywords	ミオグロビン / 不斉酸化 / ミュータント / 遷移状態類似構造体
Research Abstract	モノオキシゲナーゼであるシトクロームP450のタンパク質モデルとして、ミオグロビンのヘム近傍アミノ酸を一部置換したミュータントの設計を行った。具体的には、63番目のアミノ酸をアスパラギン酸に置換し、さらに、64番目のアミノ酸であるバリンを大きさの異なるアミノ酸、アラニン・セリン・ロイシン・イソロイシン・フェニルアラニンへと変換した。この一連のアミノ酸置換により、ヘムの真上に大きさの異なる基質結合部位を構築することが出来た。基質結合部位の空間的広がりの差は、チオアニソールを基質として用いたモノオキシゲナーゼ活性の測定から、不斉誘導の大きさの差異として生成物に反映されることが明かとなった。さらに、基質酸化の反応速度を見ると、大きなサイズのアミノ酸導入により反応がより加速されると言う結果が得られた。一方、基質の不斉酸化を規定する因子を明らかにする目的で、スルフィドの酸化反応の遷移状態を考察し、その類似構造化学物質であるフェネチルアミンのR体とS体のFe(III)状態のミュータントへの配位結合のし易さを検討した。今回作成したミュータントはフェネチルアミンのR体とS体を識別する能力を持ち、結合定数に大きな差があることが明らかになった。その差は、64番目のアミノ酸の位置に導入した一連のアミノ酸の大きさに大きき依存しており、酸化反応による不斉認識との関係を現在検討中である。

Research Products
(10 results)

All Other

All Publications (10 results)

[Publications] M.P.Roach,S.Ozaki,Y.Watanabe: "Investigations of the Myoglobin Cavity Mutant H93G with Unnatural Imidazole Proximal Ligands as a Modular Peroxide O-O Bond Cleavage Model System"Biochemistry. 39. 1446-1454 (2000)
[Publications] S.Ozaki.,T.Matsui.,M.P.Roach,Y.Watanabe: "Rational Molecular Design of a Catalytic Site : Engineering of Catalytic Function to the Myoglobin Active Site Framework"Coordination Chem.Rev.. 198. 39-59 (2000)
[Publications] R.Yamahara,S.Ogo,Y.Watanabe,T.Funabiki,K.Jitsukawa,H.Masuda,H.Einaga: "(Catecholato) iron (III) Complexes with Tetradentate Tripodal Ligands Containing Substituted Phenol and Pyridine Units as Structural and Functional Model Complexes for the Catechol-Bound Intermediate of Intradiol-Cleaving Catechol Dioxygenases"Inorg.Chim.Acta. 300-302. 589-596 (2000)
[Publications] H.Hayashi,S.Fujinami,S.Otake,S.Nagatomo,S.Ogo,M.Suzuki,A.Uehara,Y.Watanabe,T.Kitagawa: "A Bis (μ-oxo) dicopper (II) Complex with Sterically Hindered Aromatic Nitrogen Dcnors : Structural Characterization. Reversible Conversion, and Reactivity"J.Am.Chem.Soc.. 122. 2124-2125 (2000)
[Publications] K.Shiren,S.Ogo,S.Fujinami,H.Hayashi,M.Suzuki,A.Uchara,Y.Watanabe,Y.Moro-oka: "Synthesis, Structures, and Properties of Bis(μ-oxo) nickel (III) and Bis(μ-superoxo) nickel (II) Complexes : An Unusual Conversion of a Ni(III)_2 (μ-O)_2 Core into a Ni(II)_2(μ-OO)_2 Core by H_2O_2 and Oxygenation of Ligand"J.Am.Chem.Soc.. 122. 254-262 (2000)
[Publications] Y.Watanabe,H.Fujii: "Characterization of High-Valent Oxo-Metalloporphyrins"Structure and Bonding. 97. 62-89 (2000)
[Publications] M.P.Roach,W.J.Puspita,Y.Watanabe: "Proximal Ligand Control of Heme Iron Coordination Structure and Reactivity with Hydrogen Peroxide : Investigations of the Myoglobin Cavity Mutant H93G with Unnatural Oxygen Donor Proximal"J.Inorg.Biochem.. 81. 173-182 (2000)
[Publications] H.Ohtsu,S.Itoh,S.Nagatomo,T.Kitagawa,S.Ogo,Y.Watanabe S.Fukuzumi: "Characterization of Imidazolate-Bridged Cu(II)-Zn(II) Heterodinuclear and Cu(II)-Cu(II) Homodinuclear-Hydroperoxo Complexes as Reaction Intermediate Models of Cu,Zn-SOD "J.Chem.Soc.Chem.Commun.. 1051-1052 (2000)
[Publications] S.Ozakki,I.Hara,T.Matsui,Y.Watanabe: "Molecular Engineering of myoglobin : The Improvement of Oxidation Activity by Replacing Phe-43 with Tryptophan"Biochemistry. 40. 1044-1052 (2001)
[Publications] N.Makihara,S.Ogo,Y.Watanabe: "pH-Selective Hydrogenation of Water-Soluble Carbon Compounds and Alkenes with [Cp^*Ir^<III> (H_2O)_3]^<2+> (Cp^*=η^5C_5H_5) as a catalyst Precusor in Very Acidic Media"Organometallics. 20. 497-500 (2001)

2000 Fiscal Year Annual Research Report

モノオキシゲナーゼの構築-P450酸化活性種の蛋白モデルによる検証

Principal Investigator

渡辺 芳人 岡崎国立共同研究機構, 統合バイオサイエンスセンター, 教授 (10201245)

Research Products

[Publications] M.P.Roach,S.Ozaki,Y.Watanabe: "Investigations of the Myoglobin Cavity Mutant H93G with Unnatural Imidazole Proximal Ligands as a Modular Peroxide O-O Bond Cleavage Model System"Biochemistry. 39. 1446-1454 (2000)

[Publications] S.Ozaki.,T.Matsui.,M.P.Roach,Y.Watanabe: "Rational Molecular Design of a Catalytic Site : Engineering of Catalytic Function to the Myoglobin Active Site Framework"Coordination Chem.Rev.. 198. 39-59 (2000)

[Publications] H.Hayashi,S.Fujinami,S.Otake,S.Nagatomo,S.Ogo,M.Suzuki,A.Uehara,Y.Watanabe,T.Kitagawa: "A Bis (μ-oxo) dicopper (II) Complex with Sterically Hindered Aromatic Nitrogen Dcnors : Structural Characterization. Reversible Conversion, and Reactivity"J.Am.Chem.Soc.. 122. 2124-2125 (2000)

[Publications] Y.Watanabe,H.Fujii: "Characterization of High-Valent Oxo-Metalloporphyrins"Structure and Bonding. 97. 62-89 (2000)

[Publications] M.P.Roach,W.J.Puspita,Y.Watanabe: "Proximal Ligand Control of Heme Iron Coordination Structure and Reactivity with Hydrogen Peroxide : Investigations of the Myoglobin Cavity Mutant H93G with Unnatural Oxygen Donor Proximal"J.Inorg.Biochem.. 81. 173-182 (2000)

[Publications] H.Ohtsu,S.Itoh,S.Nagatomo,T.Kitagawa,S.Ogo,Y.Watanabe S.Fukuzumi: "Characterization of Imidazolate-Bridged Cu(II)-Zn(II) Heterodinuclear and Cu(II)-Cu(II) Homodinuclear-Hydroperoxo Complexes as Reaction Intermediate Models of Cu,Zn-SOD "J.Chem.Soc.Chem.Commun.. 1051-1052 (2000)

[Publications] S.Ozakki,I.Hara,T.Matsui,Y.Watanabe: "Molecular Engineering of myoglobin : The Improvement of Oxidation Activity by Replacing Phe-43 with Tryptophan"Biochemistry. 40. 1044-1052 (2001)

[Publications] N.Makihara,S.Ogo,Y.Watanabe: "pH-Selective Hydrogenation of Water-Soluble Carbon Compounds and Alkenes with [Cp^*Ir^<III> (H_2O)_3]^<2+> (Cp^*=η^5C_5H_5) as a catalyst Precusor in Very Acidic Media"Organometallics. 20. 497-500 (2001)

渡辺芳人岡崎国立共同研究機構, 統合バイオサイエンスセンター, 教授 (10201245)

[Publications] N.Makihara,S.Ogo,Y.Watanabe: "pH-Selective Hydrogenation of Water-Soluble Carbon Compounds and Alkenes with [Cp^Ir^<III> (H_2O)_3]^<2+> (Cp^=η^5C_5H_5) as a catalyst Precusor in Very Acidic Media"Organometallics. 20. 497-500 (2001)