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安定同位体を用いるヒスチジンアンモニア・リアーゼ酵素反応機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 03807143
研究種目

一般研究(C)

配分区分補助金
研究分野 物理系薬学
研究機関東京薬科大学

研究代表者

古田 隆  東京薬科大学, 薬学部, 助教授 (70120152)

研究分担者 柴崎 浩美  東京薬科大学, 薬学部, 助手 (20206121)
粕谷 泰次  東京薬科大学, 薬学部, 教授 (90096686)
研究期間 (年度) 1991 – 1992
研究課題ステータス 完了 (1992年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
1992年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
1991年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード_L-ヒスチジン / ウロカニン酸 / ヒスチジン アンモニア・リアーゼ / 酵素反応機構 / β-脱離反応 / 可逆反応性 / 安定同位体 / 重水素-水素交換 / L‐ヒスチジン / ヒスチジンアンモニア・リアーゼ / β‐脱離反応 / 律速段階 / 重水素同位体効果 / Lーhistidine / urocanic acid / histidine ammoniaーlyase / 脱離反応 / 同位体効果
研究概要

本研究では、重水素標識された _L-ヒスヂンを用いて、ヒスジンアンモニア・リアーゼ(ヒスチダーゼ)によるin vitro酵素反応を行い、重水素-水素交換の経時変化から、 _L-ヒスチジンからウロカニン酸へのアミノ基脱離反応は、可逆的stepwise機構で進行することを証明した。
_L-ヒスチジンのイミダゾール環5′位を重水素標識したL-[5′- ^2H]Histidineを基質として、20℃、pH7.0あるいはpH9.0の条件下でヒスチダーゼ酵素反応を行い、 _L-ヒスチジンおよびウロカニン酸の各イミダゾール環5′位の水素交換を24時間にわたり経時的に追跡した。なお、水素交換の程度はcapillary GC-MS-SIM法にて測定した。ヒスチダーゼ酵素反応において、 _L-[5′- ^2H]Histidineは、カルバニオンを経て、主として5′位重水素を保持した[5′- ^2H]Urocanic acidに至る。生成した[5′- ^2H]Urocanic acidの一部は、可逆反応により再びカルバニオンを経て5′位の重水素が水素交換し、Urocanic acidに至る。さらに、 _L-ヒスチジンの5′位における重水素も、中間体であるカルバニオンを介して水素交換していることが明らかとなった。また、カルバニオン(中間体)とウロカニン酸(生成物)過程の可逆反応性(Step2)の方が、 _L-ヒスチジン(基質)とカルバニオン(中間体)の過程における可逆反応性(Step1)よりも全可逆反応性に対して大きく寄与していることが明らかとなった。この水素交換の程度から、本酵素反応におけるカルバニオン中間体は、pH7.0における方が、pH9.0のときよりも安定であることが示された。
本研究において解明されたヒスチターゼ酵素反応における可逆反応機構は、健常人ならびにヒスチジン血症の患者における _L-ヒスチジンの生体内代謝機構の直接解明を行ううえで重要な指針を提供したものと考える。

報告書

(3件)
  • 1992 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1991 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (16件)

  • [文献書誌] Takashi Furuta: "Simultaneous Determination of Stable Isotopically Labelled _L-Histidine and Urocanic Acid in Human Plasma by Stable Isotope Dilution Mass Spectrometry" Journal of Chromatography. 576. 213-219 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi Furuta: "Preparation of Multi-labelled Urocanic Acids with ^2H,^<13>C and ^<15>N" Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals. 31. 437-443 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi Furuta: "Reversible Stepwise Mechanism Involving a Carbanion Intermediate in the Elimination of Ammonia from _L-Histidine Catalyzed by Histidine Ammonia-Lyase" Journal of Biological Chemistry. 267. 12600-12605 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi Furuta: "Synthesis of Selectively Multi-labelled Histidines with Stable Isotopes and Chiral Synthesis of _L-Histidine from _L-Aspartic Acid" Journal of Chemical Society,Perkin Transactions 1. 1643-1648 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi Furuta: "Simultaneous Determination of Stable Isotopically Labelled L-Histidine and Urocanic Acid in Human Plasma by Stable Isotope Dilution Mass Spectrometry" J. Chromatogr. 576. 213-219 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi Furuta: "Preparation of Multi-labelled Urocanic Acids with ^2H,^<13>C and^<15>N" J. Labelled Compds. Radiopharm. 31. 437-443 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi Furuta: "Reversible Stepwise Mechanism Involving a Carbanion Intermediate in the Elimination of Ammonia from L-Histidine Catalyzed by Histidine Ammonia-Lyase" J. Biol. Chem. 267. 12600-12605 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi Furuta: "Synthesis of Selectively Multi-labelled Histidines with Stable Isotopes and Chiral Synthesis of L-Histidine from L-Aspartic Acid" J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1. 1643-1648 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi Furuta: "Simultaneous Determination of Stable Isotopically Labelled l‐Histidine and Urocanic Acid in Human Plasma by Stable Isotope Dilution Mass Spectrometry" Journal of Chromatography. 576. 213-219 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Takashi Furuta: "Preparation of Multi‐labelled Urocanic Acids with ^2H,^<13>C and ^<15>N" Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals. 31. 437-443 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Takashi Furuta: "Reversible Stepwise Mechanism Involving a Carbanion Intermediate in the Elimination of Ammonia from l‐Histidine Catalyzed by Histidine Ammonia‐Lyase" Journal of Biological Chemistry. 267. 12600-12605 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Takashi Furuta: "Synthesis of Selectively Multi‐labelled Histidines with Stable Isotopes and Chiral Synthesis of l‐Histidine from l‐Aspartic Acid" Journal of Chemical Society, Perkin Transactions 1. 1643-1648 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Takashi Furuta: "Simultaneous determination of stable isotopically labelled Lーhistidine and urocanic acid in human plasma by stable isotope dilution mass spectrometry" J.Chromatogr.(1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Takashi Furuta: "Preparation of multiーlabelled urocanic acids with ^2H, ^<13>Cand ^<15>N" J.Labelled Compd.Radiopham.(1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Takashi Furuta: "Reversible stepwise mechanism involving a carbanion intermediate in the elimination of ammonia from Lーhistidine catalyzed by histidine ammoniaーlyase" J.Biol.Chem.

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] TakashiーFuruta: "Synthesis of selectively multiーlabelled histidines with stable isotopes and chiral synthesis of Lーhistidine from Lーaspartic acid" J.Chem.Soc.Perkin Trans.1.

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書

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公開日: 1991-04-01   更新日: 2016-04-21  

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