| 研究領域 | 高速分子動画法によるタンパク質非平衡状態構造解析と分子制御への応用 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05435
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
松井 敏高 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (90323120)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2020年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | ヘム代謝 / 酸素活性化 / 反応機構 / 水酸化ヘム / ケージド基質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
２種のヘム分解酵素（ほ乳類型HOおよび結核菌型MhuD）の鍵反応について、両者で劇的に異なる共通中間体の反応機構を解明し、酵素による反応制御の本質に迫る。これらの機構解明は従来法では困難なため、光解離性基で保護した共通中間体を用いた光駆動反応を解析する。溶液状態での光反応で中間体の検出・補足条件を最適化し、結晶状態の光反応によって酵素反応を分子動画として捉え、理解することを目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究ではケージド反応中間体を用いた光駆動反応の解析により、２種のヘム分解酵素（HOとMhuD）の特異な反応機構を解明することを目的としている。前年度までにo-nitrobenzylで保護したケージド水酸化ヘムの合成に成功したが、光照射によるアンケージング反応が効率的には進行せず、期待した生成物は見られなかった。そこで今年度はphenacyl基や脱炭酸を伴う光解離性基などを含む水酸化ヘムの合成と光解離反応を検討した。モデル化合物での検討では、o-nitrobenzyl基を含むすべての場合で良好な解離反応が見られた。しかし、水酸化ヘムを用いた場合には、長時間の光照射によっても解離がほとんど進行しなかった。光励起状態が中心鉄によって緩和され、解離が起きにくいものと考えられる。
以上の結果を受け、高速分子動画撮影に必要な反応トリガーを光解離から溶液混合へと変更した。つまり、未保護の水酸化ヘム-酵素複合体を嫌気状態で調製し、酸素と迅速に反応させることで、構造変化の観察を試みることとした。まず、ベンゾイル保護した水酸化ヘムを合成し、異性体分離後に保護基を脱離させることで水酸化ヘムを合成した。得られた水酸化ヘムと酵素との複合体を嫌気グローブボックス中で調製し、簡易精製ののちに結晶化を試みたところ、単結晶らしきものが得られることを確認した。今後、水酸化ヘム複合体の構造解析を行うとともに、微結晶の大量調製法を確立し、酸素との反応による高速分子動画の撮影を予定している。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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