2001 Fiscal Year Annual Research Report
アミノ酸側鎖の翻訳後化学修飾により誘起された新規な有機補欠分子の機能解明
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13480189
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
伊東 忍 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30184659)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
舘 祥光 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 助手 (50336757)
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| Keywords | アミノ酸 / 翻訳後化学修飾 / 有機補欠分子 / フェノール誘導体 / フェノキシルラジカル / 酵素活性中心モデル / チロシン / システイン |
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| Research Abstract |
近年、生化学分野における分析手段(特にX線結晶構造解析)の発展に伴い、アミノ酸側鎖由来の新しい有機補欠分子が次々と明らかにされている。特に酸化還元酵素の活性中心から発見された新しい有機補欠分子は、いずれの場合も酸化活性なアミノ酸側鎖(チロシンのフェノール部位、トリプトファンのインドール部位、システインのチオール部位など)が翻訳後化学修飾(Posttranslational Modification)を受けて誘起されたものである。これらの補欠分子族は酵素活性中心に位置し、酵素触媒反応において必須の役割を果たしている。しかし、それらの生成機構や物理化学的特性、および触媒反応機構などの詳細についてはよくわかっていないのが現状である。
本研究では、これら新規な有機補欠分子族の構造や物性、および酸化還元触媒作用について詳細な知見を得るため、各補欠分子の精密なモデル化合物を合成し、それらの分光学的特性や物理化学的性質、ならびに酸化還元挙動や各種基質との反応性について詳細かつ系統的に検討を行う。さらに、モデル化合物の合成研究を発展させ、各補欠分子の生合成経路を明らかにする。また、多くの場合、翻訳後化学修飾の過程や、酵素触媒反応の過程において金属イオンが関与していると考えられているので、各モデル化合物と各種金属イオンとの相互作用についても系統的に検討を加え、金属イオンの触媒作用と合わせて酵素反応機構の全容を明らかにする。
初年度は主にフェーノール側鎖を有するチロシン、およびチオール側鎖を有するシステインの酸化還元触媒作用や、それに伴う化学修飾過程について知見を得るため以下のような検討を行った。
チロシンのモデル化合物として各種フェノール誘導体を合成し、その構造や基本的な物理化学的特性を明らかにした。また、合成したフェノール誘導体の酸化還元挙動について系統的に検討を加え、置換基の電子的効果や立体的効果などを解明した。さらに一電子酸化によって得られるフェノキシルラジカル種の構造や物性についても系統的に検討を加えるとともに、各種基質との酸化還元反応について速度論的に検討を加え、反応機構を明らかにした。また、フェノキシルラジカル側の酸化生成物についても単離・同定を行い、翻訳後化学修飾(Posttranslational Modification)のメカニズムや役割について考察を行った。特に、ガラクトース酸化酵素活性中心のモデル化合物としてチオエーテル基を有するフェノール誘導体について重点的に検討を加えた。
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[Publications] S.Itoh et al.: "Effects of Metal Ions on Physicochemical Properties and Redox Reactivity of Phenolates and Phenoxyl Radicals. Mechanistic Insight into Hydrogen Atom Abstraction by Phenoxyl Radical-Metal Complexes"J. Am. Chem. Soc.. 123・10. 2165-2175 (2001)
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[Publications] S.Itoh et al.: "Fine Tuning of the Interaction between the Copper(I) and Disulfide Bond. Formation of a Bis(μ-thiolato)dicopper(II) Complex by Reductive Cleavage of the Disulfide Bond with Copper(I)"J. Am. Chem. Soc.. 123・17. 4087-4088 (2001)
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[Publications] S.Itoh et al.: "C-H Bond Activation of External Substrates with a Bis(μ-oxo)dicopper(III) Complex"J. Am. Chem. Soc.. 123・25. 6203-6204 (2001)
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[Publications] S.Itoh et al.: "Oxygenation of Phenols to Catechols by a (μ-η^2:η^2-Peroxo)dicopper (II) Complex. Mechanistic Insight into the Phenolase Activity of Tyrosinase"J. Am. Chem. Soc.. 123・27. 6708-6709 (2001)
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[Publications] S.Itoh et al.: "Formation, Characterization, and Reactivity of Bis(μ-oxo)dinickel(III) Complexes Supported by A Series of Bis[2-(2-pyridyl)ethyl]amine Ligands"J. Am. Chem. Soc.. 123・45. 11168-11178 (2001)
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[Publications] S.Itoh et al.: "Modulation of Coordination Chemistry in Copper(I) Complexes Supported by Bis[2-(2-pyridyl)ethyl]amine-Based Tridentate Ligands"Inorg. Chem.. 40・26. 6604-6609 (2001)
