有機セレン試剤を用いたタンパク質分子の酸化還元制御

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11740346
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岩岡 道夫 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助手 (30221097)
• Keywords: セレン / 酸化還元反応 / タンパク質 / フォールディング / ジスルフィド結合

Research Abstract

本研究では,生体内の酸化還元反応(電子移動反応)のモデル化と機構解明を目的として,新規水溶性セレン試剤の開発とそれを用いたタンパク質のフォールディング実験を計画した。平成11年度は当初計画に従い,独自に合成した5員環セレニドと6員環ジセニド(DTTのセレン類似体)の化学的性質を明らかにするとともに,X線構造解析を行い,分子構造の特徴を明らかとした。平成12年度は主として,合成した新規水溶性セレン試剤を用いてタンパク質との反応を検討した。分子内に4つのジスルフィド結合をもつウシ膵臓リボヌクレアーゼAを用いたフォールディング実験の結果,セレン試剤のもつ優れた酸化能力(高反応性,高選択性,広いpH適用範囲)が明らかとなった。セレン試剤の酸化能力は当初の予想を遙かに超えるものであった。このことは,セレン試剤を用いて生体反応を制御したり生体反応の機構を解明したりするアプローチが大変有効であることを示唆している。今後,このような観点からの研究を更に発展させていきたいと考えている。得られた研究成果は,速報と本論文としてしてまとめた[Chem.Lett.,1400-1401(2000);Heteroatom Chem.,in press(2001)]。また,新規セレン化合物の特許申請も行った(特願平11-241686)。さらに,研究遂行の過程で見出した新たな知見を基に研究を展開し,タンパク質の立体構造安定化因子としてのS…O相互作用の同定や[Chem.Lett.,132-133(2001)],結晶中の格子エネルギーの定量解析[J.Organomet.Chem.,611,164-171(2000)]なども行った。

Research Products

• [Publications] Michio Iwaoka: "trans-3,4-Dihydroxy-1-Selenolane Oxide, A New Reagent for Rapid and Quantitative Formation of Disulfide Bonds in Polypeptides."Chem.Lett.. No.12. 1400-1401 (2000)
• [Publications] Michio Iwaoka: "Synthesis and Structural Characterization of Water-Soluble Selenium Reagents for the Redox Control of Protein Disulfide Bonds."Heteroatom Chem.. 12(4)(印刷中). (2001)
• [Publications] Michio Iwaoka: "Statistical Characterization of Nonbonded S…O Interactions in Proteins."Chem.Lett.. No.2. 132-133 (2001)
• [Publications] 岩岡道夫: "高選択的かつ高効率的なペプチドSS結合の生成試剤."化学と工業. 54(6)(印刷中). (2001)
• [Publications] 岩岡道夫: "タンパク質表面に局在する特異なカチオン-π相互作用."化学. 55(6). 60-61 (2000)
• [Publications] Michio Iwaoka: "Nucleophilic Selenium."Topics in Current Chemistry. 208. 55-80 (2000)
• [Publications] 岩岡道夫: "16族元素をプローブとした弱い原子間相互作用の定量評価とその応用"化学と工業. 53(2). 140-145 (2000)
• [Publications] Michio Iwaoka: "Structural Characteristics of Areneselenenyl Bromide and Areneselenenyl Chloride Stabilized by Hypervalent Coordination with a Halide Anion in the Solid State."J.Organomet.Chem.. 611. 164-171 (2000)
• [Publications] Daisuke Kaneno: "π-Facial Diastereoselection of Hydride Reduction of 1,3-Diheteran-5-ones. Application of the Exterior Frontier Orbital Extension Model."Heteroatom Chem.. 12(4)(印刷中). (2001)
• [Publications] Takanori Harada: "Implications of Intramolecular OH…Se Hydrogen Bonding and CH…O Interaction in the Conformational Stabilization of 2-(Methylseleno)ethanol."J.Phys.Chem.,A. (印刷中). (2001)
• [Publications] Hiroto Komatsu: "Intramolecular Nonbonded Interaction between Selenium and Oxygen as Revealed by 17O and 77Se NMR Spectroscopy and Natural Bond Orbital Analysis."Chem.Commun.. 205-206 (1999)
• [Publications] Michio Iwaoka: "Conformational Unfolding Studies of Three-Disulfide Mutants of Bovine Pancreatic Ribonuclease A and the Coupling of Proline Isomerization to Disulfide Rebox Reactions."Biochemistry. 38. 2805-2815 (1999)