比較代謝化学的手法によるP-450機能性人工触媒の創製と薬物代謝研究への応用

1992 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: チトクロームP-450 / 薬物代謝 / アルカン水酸化 / 芳香環水酸化 / Ru-ポルフィリン / チトクロームc

研究概要

チトクロームP-450は不活性なアルカンや芳香環の水酸化までも触媒する薬物代謝酵素である。しかし現在まで両反応を効率よく進行させるP-450モデルは開発されておらずP-450モデルを薬物代謝研究へ応用する際のひとつの問題点となっていた。この問題点を解決するため、以下の2触媒系を開発するとともに本年度は最終年度でもありP-450が触媒する新規代謝反応の検索、実際の薬物を用いた新規代謝物の検索を行った。
1.2,6-二置換ピリジンN-オキシド-Ruポルフィリンー2,6-二置換ピリジンN-オキシド-Ruポルフィリン系は既にオレフィンのエポキシ化などで高活性を示すことを見いだしていたが、本反応系に少量の酸(HC1等)を添加するとアルカン類の水酸化が効率よく、ほぼ定量的に進行することを見いだした。触媒回転は最高18800回に達した。本反応系はP-450モデルとしてだけではなく有機合成化学的にも有用である。
2.固定化チトクロームc/微水反応系ー水と混和しない有機溶媒中に1-5%のbufferを添加した不均一溶媒系で酵素反応を行うことを微水系といい、従来加水分解酵素を用いその逆反応を進行させるのに用いられてきた。今回、P-450モデルとして開発してきた固定化チトクロームcを過酸化水素存在下、微水系で反応させたところベンゼンの水酸化が進行した。その活性はほぼP-450に匹敵していた。またP-450の新規代謝反応として芳香族エーテル結合のイプソ置換による開裂反応などもP-450モデルを用いることで見いだした。さらに前年度に見いだした酸化的脱カルボン酸反応が多くのフェニル酢酸系抗炎症剤で進行していることも明らかにした。 以上P-450モデルが薬物代謝研究に有用であることを示せた。

研究成果

• [文献書誌] S.Nakamura: "^<18>o Incorporation from H_2^<18>o_2 in the Oxidation of N-Methyl-carbazole and Sulfides Catalyzed by Microperoxidase-11." Tetrahedron Lett. 33. 5409-5413 (1992)
• [文献書誌] H.Ohtake: "The Selectivities and The Mechanism on Highly Efficient Epoxidation of Olefins with 2,6-Disubstituted Pyridine N-Oxides Catalyzed by Ruthenium Porphyrin." Tetrahedron Lett.33. 2521-2524 (1992)
• [文献書誌] M.Komuro: "Oxidative Decarboxylation of Carboxylic Acids by Iron Porphyrin-Iodosylbenzene System." Tetrahedron Lett.33. 4949-4952 (1992)
• [文献書誌] H.Ohtake: "The Highly Efficient Oxidation of Alkanes and Alkylalcohols with Heteroaromatic N-oxides Catalyzed by Ruthenium Porphyrins." J.Am.Chem.Soc.114. 10660-10662 (1992)
• [文献書誌] T.Mori: "Oxygen Activation by Iron(III)-Porphyrin/NaBH_4/Me_4NOH System as Cytocrome P-450 ModelーーOxygenation of Olefin,N-Dealkylation of Tertiaryamine,Oxidation of Sulfide,and Oxidative Cleavege of Ether Bondーー" Chem.Pharm.Bull.41. 292-295 (1993)
• [文献書誌] R.Akasaka: "Cytochrome P-450-Like Substrate Oxidation Catalyzed by Cytocrome c and Effect of Immobilization." Arch.Biochem.Biophys.
• [文献書誌] T.Doi: "Application of Chemical Cytochrome P-450 Model Systems to Studies on Drug Metabolism IV.N,N-Coupling Reaction of N-methylaniline Catalyzed by Polypeptide-Bound Porphirinatoiron(III)and Cytochrome P-450." Biochem.Biophys.Res.Comm.