比較代謝化学的手法によるP450機能性人工触媒の創製と薬物代謝研究への応用

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02453140
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 広部 雅昭 東京大学, 薬学部, 教授 (20012594)
• 研究分担者: 樋口 恒彦 東京大学, 薬学部, 助手 (50173159) ; 増野 匡彦 東京大学, 薬学部, 助手 (90165697) ; 太田 茂 東京大学, 薬学部, 助手 (60160503) ; 長野 哲雄 東京大学, 薬学部, 助教授 (20111552)
• キーワード: 薬物代謝 / チトクロ-ムP450 / 西洋ワサビペルオキシデ-ス / チトクロ-ムc / 鉄ポルフィリン / 脱カルボン酸反応

研究概要

1.精製チトクロ-ムP450(以下P450)をポリメチルグルタメ-ト(PMG)に固定化したところ、取り扱いは容易となり再使用も可能であったが活性は低下した。しかしチトクロ-ムcや西洋ワサビペルオキシデ-スをPMGに固定化するとP450に特異的な基質酸化反応(立体を保持したオレフィンのエポキシ化、Oー脱アルキル化)が進行するようになるとともに、H_2^<18>O_2を用いた実験より反応機構もP450と同じことが明かとなった。またこれら固定化酵素は有機溶媒中でも使用可能であった。両酵素は入手容易なため、その固定化酵素はP450の代替となることが期待される。
2.既にPMG担持鉄ポルフィリンを触媒として用いた反応をもとに、放香族アミンのNーNカップリング体を新規代謝物として見いだしている。今回さらにNと芳香環、芳香環同志のカップリング反応を新規代謝様式として発見した。上記カップリング体は毒性を有しているため本代謝反応は重要である。
3.鉄ポルフィリン化合物がカルボキシレ-トの一電子酸化を初発反応とする脱カルボン酸反応(R_3CCOOH→R_3COH+CO_2)を触媒することを見いだした。さらに実際の薬物であるインドメタシンやクロフィブレ-トを基質として肝ミクロソ-ムで反応を行ったところ脱カルボン酸体が新規代謝物として確認できた。
以上、薬物代謝研究へ応用できる新触媒の開発、及びそれらP450mimicsを用いて新規代謝様式を発見することができた。引き続き実際の薬物を用いて新規活性代謝物を検索するとともにP450の未知なる機能の発見とその機構解明を行う。

研究成果

• [文献書誌] Hiroshi Masumoto: "Application of Chemical Cytochrome Pー450 Model Systems to Studies on Drug Metabolism IV.Mechanism of Piperidine Metabolism Pathways via an Iminium Intermediate." Drug Metab.Dispos.19. 768-780 (1991)
• [文献書誌] Tsunehiko Higuchi: "Highly Efficient Oxygen Transfer Reactions from Various Heteroaromatic NーOxides to Olefins Alcohols,and Sulfides Catalyzed by Ruthenium Porphyrins." Tetrahedron Letters. 32. 7435-7439 (1991)
• [文献書誌] Shigeo Nakamura: "Substrate Oxidation Catalyzed by HemeーUndecapeptide,Microperoxidaseー11,in the Presence of Iodosylbenzene and Cumene Hydroperoxide." J.PharmacobioーDyn.14. S-115-115 (1991)
• [文献書誌] Reiko Akasaka: "Polyーδーmethylglutamate Bind Horseradish Peroxidase and Cytocrome c.Catalyzed Cytocrome P450 Type Substrate Oxidations." Arch.Biochem.Biophys.
• [文献書誌] Shigeo Nakamura: " _<18> Incorporation into Sulfides and Nーmethylcarbazole from H_2^<18>O_2 Catalyzed by Hemeーundecapeptide,Microperoxidaseー11." Tetrahedron Lett.
• [文献書誌] Tadahiko mashino: "Application of Chemical Cytochrome Pー450 Model Systems to Studies on Drug Metabolism V.Nーmethylaniline Coupling Reaction Catalyzed by Polypeptide Bind Ironーporphyrin and Rat Liver Microsomes." Drug Metab.Dispos.
• [文献書誌] Masakatsu Komuro: "Oxidative Decarboxylation of Carboxylic Acids with a Cytochrome Pー450 Chemical Model System." Tetrahedron Lett.
• [文献書誌] Masakatsu Komuro: "A Novel Mode for Carboxylic Acid Metabolism:Oxidative Decarboxylation of Carboxylic Acids by Cytochrome Pー450ーrelated Ezymatic Reaction." Drug Metab.Dispos.
• [文献書誌] Tsunehiko Higuchi: "Axial Ligand Effect of Thiolate Anion on the Catalytic Activity of Iron Porphyrin in OーO Bond Cleavage Reaction in relation to Cytochrome Pー450 Catalysis." Journal of the American Chemical Society.