2013 Fiscal Year Research-status Report
アセチルCoA合成経路を担う鉄・ニッケル酵素をモデルとする炭素固定反応の開拓
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25410066
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松本 剛 名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 准教授 (50311717)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ニッケル酵素 / アセチルCoA合成酵素 / COデヒドロゲナーゼ / 炭素固定 / モデル研究 |
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| Research Abstract |
アセチルCoA合成酵素(ACS)は自然界の炭素固定を担う重要な金属酵素で、活性中心に存在するニッケル二核錯体部位にはトリペプチドCys-Gly-Cysがテトラアニオン性N2S2型ジアミドジチオラートとして結合している。ACSの構造は解明されているが、その触媒反応機構は未解明である。申請者らはこれまでジアニオン性ジアミノジチオラートN2S2配位子を用いたモデル研究により、酵素反応の解明を目指してきたが、本課題ではこの研究をより深化させ、より実際の酵素に近いテトラアニオン性N2S2配位子であるmbea (H2mbea = N,N’-(3-Hydrothio-3-methylbutyryl)-o-ethylenediamine)を導入した種々の二核ニッケルモデル錯体の合成を検討した。
ニッケル(II)単核錯体[Ni(mbea)]2-(1)にメチル基とチオラートを併せ持つ(tmeda)Ni(Me)(STip)を加えたところ、Ni(II)-Ni(II)錯体 [Ni(mbea)Ni(Me)(STip)]2-(2)が得られた。また錯体1にNi(0)錯体であるNi(cod)2を作用させ、アセトン存在下でMeIを作用させた場合には[Ni(mbea)Ni(Me)(acetone)]-(3)が生成した。メチル基やチオラートをもつこれらの二核錯体は酵素反応中間体に相当すると考えられる。そこで錯体2にCOを作用させたところ、ACS反応で合成されるアセチルチオエステルMeC(O)STipが80%の収率で得られ、同時に還元状態の[Ni(mbea)Ni(CO)2]2-が生成した。これらの結果は、錯体2がACS触媒サイクルの中間体モデルであることを示す結果であり、ジアミドジチオラート配位子をもつニッケル二核錯体を用いてACSモデル反応を達成した初めての例である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
アセチルCoA合成酵素のモデル研究は予定通り順調に進捗している。本課題の遂行以前に得られていた結果を基礎に本年度の研究を遂行した結果、予想どおり研究は大きく発展し、酵素活性中心の構造モデルを合成するだけでなく、酵素モデル反応の実現に成功するに至った。また酵素反応機構を詳細に検討する上で必要な２つの錯体の合成も達成した。また研究が順調に進捗したため、平成26年度に開始予定であったCOデヒドロゲナーゼモデル構築にも予備的な検討を開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究は順調に進捗しており、今後の実施計画に大きな変更はない。ACSのモデル研究については、さらに酵素反応中間体として考えられる錯体類の合成を進め、ACS酵素反応の全貌解明をめざす。またCOデヒドロゲナーゼモデル研究を今年度から本格的に開始し、構造モデルと反応モデルの構築を通じて酵素反応の機構解明に挑む予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当該年度に高額な安定同位体炭素を含むCOガスおよびメチル化試剤を用いる実験を計画していたが、年度内の納品が困難であったこと、また分析に用いるGC-MS装置の測定条件の最適化に時間がかかったため、これらの試薬を用いる実験を次年度に行うことにした。なお、これによって研究の進捗は影響を受けない。
当該年度に購入予定であった高額な安定同位体炭素を含むCOガスおよびメチル化試剤を購入し、また分析に用いるGC-MS装置に必要なキャピラリーカラムを購入する。
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