2016 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on structural biology of the enzymes involved in porphyria
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26410186
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| Research Institution | Yokohama College of Pharmacy |
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Principal Investigator |
小俣 義明 横浜薬科大学, 薬学部, 教授 (20268840)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梶原 康宏 横浜薬科大学, 薬学部, 准教授 (50460283)
川嶋 剛 横浜薬科大学, 薬学部, 准教授 (60460284)
新谷 彰教 横浜薬科大学, 薬学部, 講師 (20588157)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ポルフィリン生合成 / ポルフィリン症 / ウロポルフィリノーゲンIII合成酵素 / ヒドロキシメチルビラン合成酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ウロポルフィリノーゲンIII合成酵素（UROS）によるポルフィリン環化反応の機構を構造生物学的に解明するため、基質-酵素複合体の結晶を得るべく、基質であるヒドロキシメチルビラン（HMB）と共通の構造部位を持ち、UROSによって取り込まれるが、環化反応はできないよう化学的に修飾されたUROS阻害作用を有するHMB誘導体の合成を進めた。
計画した化合物は、分子式がC40H44N4O17、分子量は852と大きい。側鎖の長さが異なった4つのピロール環（A～D環）を順次連結して合成できるが、保護、脱保護など官能基変換の工程数が多く、全合成は容易ではない。文献既知の方法では、A環となる3置換ピロールとB環となる4置換ピロールを連結してジピロメタンとした後、得られた生成物の半量をC、D環へと導き、両者をカップリングさせることで合成しており、本研究においても合成原料の供給までの時間を優先させるため、この方法を参考にした。本研究期間においては、種々の条件検討などを行いながらA環とB環の大量合成を行い、2種の多置換ピロール化合物の合成を行うことができたが、最終的な目的化合物を合成する原料として必要量を得るまでには至っていない。
別法として、HMB合成酵素（HMBS）を用いてHMB誘導体を得ようとする試みから、その基質であるポルフォビリノーゲンの側鎖をヨード化するとHMBS活性が阻害された。ヨード化基質と酵素複合体の結晶を得て構造解析すると、修飾基質は基質結合部位に存在して活性を阻害することが分かった。
一方、ヒトUROSの熱に対する不安定性を検討する際の比較として、好熱菌由来の酵素の性質を調べるため、UROSに先立って、その基質供給元であるHMBSをクローニング、発現、精製し、酵素活性の温度依存性を調べたところ、生育環境に近い70度付近で極大を示し、80度以上では活性が低下した。
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