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ヘム酵素とその変異体ハイブリッドを用いた不安定反応中間体のキャラクタリゼーション

研究課題

研究課題/領域番号 07458147
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物有機科学
研究機関岡崎国立共同研究機構

研究代表者

渡辺 芳人  岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 教授 (10201245)

研究分担者 島田 秀夫  慶応大学, 医学部, 助教授 (80095611)
小崎 紳一  岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (40280581)
研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
5,800千円 (直接経費: 5,800千円)
1996年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
1995年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
キーワードPEG-HRP / ペルオキシダーゼ / COMPOUND I / ミオグロビン / ヘム / ヘム蛋白質 / ミューテーション / ハイブリッド
研究概要

ペルオキシダーゼやP450など酸化反応を触媒するヘム酵素は、活性発現のために高い酸化能力を有する高原子価オキソ-鉄錯体を生成.していると考えられている。しかしながら多くの中間体は、未だ酵素系では観測されておらず、高原子価状態を生成する機構の詳細、特に活性部位周辺アミノ酸の役割解明が急務となっている。
本研究では、モデル研究で示された反応機構に基づく活性部位周辺のアミノ酸の役割を実証する目的で、ミオグロビンの遠位ヒスチジンの空間的な位置を置さ換えるミユ-テーションを行い、ミオグロビンに酸素酵素活性を賦与する事に成功した。特に、ミオグロビンの64番目のヒスチジンをフェニルアラニン43の位置へ移動することで、酸素添加能が極めて高くなることを見いだし、本ミユ-タントを用いることで、反応活性種であるO=Fe(IV)ポルフィリンπラジカルの直接観測に初めて成功した。本活性種は60ミリ秒程度で生成し、数秒以内に一電子還元を受けてO=Fe(IV)ポルフイリンヘと変化する。ダブルミキシング方によって種々の基質と反応活性種との反応を直接観測することにより、詳細な反応性の検討を併せて行った。
一方、不安定化学種を低温下、有機溶媒中で直接観測する目的で西洋ワサビペルオキシデ-ゼの蛋白表面の化学修飾を行い、有機溶媒中で高原子価状態にある中間体の初めての観測に成功した。

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (36件)

  • [文献書誌] T.Matsui 他: "Preparation and Reactions of myoglobin Mutants Bearing both proximal Cysteine Ligand and Hydrophobic Distal Cavity : Protein Models for the Active Site of P-450" Biochemistry. 35. 13118-13124 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Ozaki 他: "Conversion of Myoglobin into a Highly Stereospecific Peroxygenase by the L29H/H64L Mutation" Journal of the American Chemical Society. 118. 9784-9785 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Nagano 他: "Catalytic Roles of the Distal Site Asparagine-Histidine Couple in Peroxidases" Biochemistry. 35. 14251-14258 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 渡辺芳人, 松井敏高: "合成モデル及び人工変異酵素を用いたヘム酵素による酸素活性化機構の解明-人工ヘム酵素合成への第一歩" 有機合成化学協会誌. 54. 1045-1054 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Ozaki 他: "Catalytic Intermediates of Polyethylene Glycolated Horseradish Peroxidase in Benzene" The Keio Journal of Medicine. 45. S68 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Mukai 他: "Effects of Concerted Hydrogen Bonding of Distal Histidine on Active Site Structures of Horseradish Peroxidase ; Resonance Raman Studies With Asn-70 Mutants" Journal of the American Chemical Society. 118. 1758-1766 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Ozaki 他: "Conversion of Myoglobin into a Peroxygenase : A Catalytic Intermediate of Sulfoxidation and Epoxidation by the F43H/H64L Mutant" Journal of the American Chemical Society. 118. 6666-6667 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Watanabe: "Oxygenase and Model Systems" Kluwer Academic Publishers, 223-282 (1997)

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    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nagano, S., Tanaka, M., Watanabe, Y., Morishima, I.: ""Putative Hydrogen Bond Network in the Heme Distal Site of Horseradish Peroxidase."" Biochem.Biophys.Res.Commun.207. 417-423 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Machii, K., Watanabe, Y., Morishima, I.: ""Acylperoxo-Iron (III) Porphyrin Complexes : A New Entry of Potent Oxidants for the Alkene Epoxidation."" J.Am.Chem.Soc.117. 6691-6697 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ozawa, S., Sakamoto, E., Ichikawa, T., Watanabe, Y., Morishima, I.: ""Model Studies of Nitrosyl Intermediates in the Catalytic Cycle of Dissimilatory Nitrite Reductases."" Inorg.Chem.34. 6362-6370 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Matsui, T., Nagano, S., Ishimori, K., Watanabe, Y., Morishima, I.: ""Preparation and Reactions of Myoglobin Mutants Bearing both Proximal Cysteine Ligand and Hydrophobic Distal Cavity : Protein Models for the Active Site of P-450."" Biochemistry. 35. 13118-13124 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ozaki, S., Matsui, T., Watanabe, Y.: ""Conversion of Myoglobin into a Highly Stereospecific Peroxygenase by the L29H/H64L Mutation."" J.Am.Chem.Soc.118. 9784-9785 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nagano, S., Tanaka, M., Ishimori, K., Watanabe, Y., Morishima, I.: ""Catalytic Roles of Distal Site Aspargine-Histidine Couple in Peroxidases."" Biochemistry. 35. 14251-14258 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Watanabe, Y., Matsui, T.: ""Molecular Mechanism of Oxygen Activation by Heme Enzymes."" J,Syn.Org.Chem.54. 1045-1054 (1996)

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    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ozaki, S., Inada, Y., Watanabe, Y.: ""Catalytic Intermediates of Polyethylene Glycolated Horseradish Peroxidase in Benzene."" Keio J.Med.45. S68 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Watanabe, Y., Ozaki, S., Matsui, T.: ""Mechanism Based Molecular Design of Peroxygenases."" Keio J.Med.45. S24 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mukai, M., Nagano, S., Tanaka, M., Ishimori, K., Morishima, I., Ogura, T., Watanabe, Y., Kitagawa, T.: ""Effects of Concerted Hydrogen Bonding of Distal Histidine on Active Site Structures of Horseradish Peroxidase ; Resonance Raman Studies with Asn-70 Mutants."" J.Am.Chem.Soc.119. 1758-1766 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ozaki, S., Matsui, T., Watanabe, T.: ""Conversion of Myoglobin into a Peroxygenase : A Catalytic Intermediate of Sulfoxidation and Epoxidation by the F43H/H64L Mutant."" J.Am.Chem.Soc.119. 6666-6667 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Matsui, T., Ozaki, S., Watanabe, T.: ""Roles of the Location of Distal Histidine in the Oxidation Activities of Myoglobin."" J.Inorg.Biochem.67. 86 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ozaki, S., Inada, Y., Watanabe, Y.: ""Catalytic Intermediates of Polyethylene Glycolated Horseradish Peroxidase in Organic Media."" J.Inorg.Biochem.67. 87 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Goto, Y., Wada, S., Watanabe, Y., Morishima, I.: ""Oxidation of Aldehydes by Ferric Peroxo Porphyrin Complexes."" J.Inorg.Biochem.67. 96 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Murakami, T., Watanabe, Y., Morishima, I.: ""New Oxidation Reaction of an Iron Porphyrin Complex Related to Heme Catabolism."" J.Inorg.Biochem.67. 97 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ogo, S., Nakamura, S., Chen, H., Isobe, K., Watanabe, Y., Fish, R.H.: ""A New Water Soluble NMR Shift Reagent Based on Molecular Recognition Principles : Non-Covalent pi-pi Interactions of Water Soluble Aromatic Guest Substrates with A Bioorganometallic Host, [Cp^<**>Rh (2'-deoxyadenosine) ]3 (OTf)3."" J.Inorg.Biochem.67. 296 (1997)

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    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Wada, S., Iwase, M., Watanabe, Y., Jitsukawa, K., Masuda, H., Einaga, H.: ""Ligand Oxidation by Activation of Hydrogen Peroxide with Non-Heme Iron (III) Complex."" J.Inorg.Biochem.67. 324 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Matsui他: "Preparation and Reactions of myoglobin Mutants Bearing both proximal Cysteine Ligand and Hydrophobic Distal Cavity : Protein Models for the Active Site of P-450" Biochemistry. 35. 13118-13124 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ozaki他: "Convension of Myoglobin into a Highly Stereospecific Peroxygenase by the L29H/H64L Mutation" Journal of the American Chemical Society. 118. 9784-9785 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] S.Nagano他: "Catalytic Roles of the Distal Site Asparagine-Histidine Couple in Peroxidases" Biochemistry. 35. 14251-14258 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 渡辺芳人、松井敏高: "合成モデル及び人工変異酵素を用いたヘム酵素による酸素活性化機構の解明-人工ヘム酵素合成への第一歩" 有機合成化学協会誌. 54. 1045-1054 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ozaki他: "Catalytic Intermediates of Polyethylene Glycolated Horseradish Peroxidase in Benzene" The Keio Journal of Medicine. 45. S68 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Watanabe他: "Mechanism Based Molecular Design of Peroxygenases" The Keio Journal of Medicine. 45. S24 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mukai他: "Effects of Concerted Hydrogen Bonding of Distal Histidine on Active Site Structures of Horseradish Peroxidase ; Resonance Raman Studies with Asn-70 Mutants (印刷中)" Journal of the American Chemical Society. 118. (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Watanabe: "Oxygenase and Model Systems" Kluwer Academic Publishers, 223-282 (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] S.Nagano: "Putative Hydrogen Bond Network inthe Heme Distal Site of Horseradish Peroxidase" Biochemical and Biophysical Research Communications. 207. 417-423 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] K.Machii: "Acylperoxo-Iron (III) Porphyrin Complexes:A New Entry of Potent Oxidants for the Alkene Epoxidation" : Journal of the American Chemical Society. 117. 6691-6697 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ozawa: "Model Studies of Nitrosyl Intermediates in the Catalytic Cycle of Dissimilatory Nitrite Reductases" Inorganic Chemistry. 34. 6362-6370 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1995-04-01   更新日: 2016-04-21  

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