2014 Fiscal Year Research-status Report
微小疎水空間を有する金属酵素モデルの創製と反応性制御
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26410072
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
岡村 高明 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90252569)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 生物無機化学 / 酵素 / モデル / 疎水空間 / 水素結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属酵素の活性中心は蛋白質の疎水性アミノ酸残基に囲まれた疎水的な反応場であり、その中で水素結合、基質の取り込みや認識など弱い相互作用が効果的に行われている。このような空間を「微小疎水空間」と呼ぶ。本年度は、研究実施計画に従い以下の研究実績を得た。１．嵩高く疎水的な置換基とNH…S水素結合を併せ持つモリブデン・タングステン酵素モデルを合成し、トルエンのような非極性溶媒中での構造、性質、反応性を調べ、疎水的環境では基質の還元反応が加速する事を見出した。２．微小疎水空間を持つジメチルスルホキシド(DMSO)還元酵素モデルを合成し、DMSOを効率的な取り込むことでジメチルスルフィドへの還元を達成した。３．ミセルを用いて、水溶性のモリブデン酵素モデルを作成し、生体内での還元剤であるNADHの類似化合物を用い、触媒的に基質の還元に成功した。４．分子内NH…O水素結合を有し非極性溶媒に可溶なマグネシウム依存性ホスファターゼモデル錯体を合成し、結晶構造および非極性溶媒中の構造を調べた。Mg－O結合の強さ、配位水の酸性度、基質の加水分解速度が水素結合の様式で大きく変化する事を明らかにした。亜鉛誘導体でも、同様の傾向を示したがその差は明らかに小さく、酵素が水素結合の切り替えるだけで反応性を大きく変化させ、その変化量の大きいマグネシウムイオンを利用している事が示された。５．分子内NH…S水素結合と非常に嵩高い疎水性置換基と併せ持つ配位子を用い、トルエンに可溶で２つのチオラートが配位した中性のビス（アレーンチオラート）金属錯体を合成し、水銀、コバルト錯体については結晶構造を明らかにした。水銀錯体は２配位の直線構造であったが、コバルトは２つのチオラートと２つのアミド基のカルボニル酸素が配位した４配位構造であった。カルボニル酸素の配位は容易に溶媒分子と置き換わる事が示された。
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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
当初予定していたユニマーミセル型モデル錯体は配位子の合成、特に精製・単離が困難であり、合成を断念した。代わりに水溶性ミセル溶液を用い、水系でのモリブデン酵素モデルを作成し、基質の触媒的還元反応を達成した。非極性溶媒中での配位不飽和な錯体を用いた鉄－硫黄クラスターの合成は、現時点で配位不飽和な鉄錯体を合成した段階であるが、他の計画は当初の予定どおり進展しており、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定に従い、新規モリブデン酵素モデル錯体の創製を行う。キサンチンオキシダーゼやサルファイトオキシダーゼファミリーと呼ばれるジチオレン配位を１つしか持たない酵素モデルの合成を目指す。26年度の成果から、嵩高いチオラートを持つ錯体の合成が確認できたことから、従来の２価の金属イオン以外に１価の金属イオンについても検討を行う。ニトロゲナーゼの特殊なクラスターの合成についても引き続き行う。以上の研究で得られた結果をとりまとめ、成果発表を行う。
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| Causes of Carryover |
ユニマーミセル型錯体の合成を水溶性ミセルに変更したこと、クラスターの合成が予定どおり進展しなかったことなどにより、合成や測定などの経費を抑える事ができた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は新たなモデル錯体にも挑戦し、試行錯誤も増え、原料化合物が貴金属など高価なものも取扱うようになるため、新規に購入が必要となる。さらに、配位子の大量合成や合成・測定器具の補充など購入に必要な経費やクラスターなど複雑な構造の解析のため機器分析測定費や機器使用料の増額などが予想されるため、次年度使用額分をこれに充てる。
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Research Products
(8 results)
