金属蛋白質の多元的構造と反応過程制御

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04225103
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 森島 績 京都大学, 工学部, 教授 (50026093)
• 研究分担者: 福住 俊一 大阪大学, 工学部, 助教授 (40144430) ; 折井 豊 京都大学, 医学部, 助教授 (60028149) ; 上山 憲一 大阪大学, 理学部, 助教授 (80093376) ; 三木 邦夫 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教授 (10116105) ; 石村 巽 慶応大学, 医学部, 教授 (40025599)
• キーワード: チトクロームP450モデル / チトクロームP450変異体 / モジュール置換ヘモグロビン / チトクロームC3のミクロ構造 / 鉄イオウ蛋白質のモデル錯体 / パルスラジオリシス / 電子移動過程 / チトクロームC2の結晶構造

研究概要

森島らP450モデルとして前年までの近位His-Cys変異体以外に新たに近位His-Cys、遠位His-Valダブル変異体を作成し、過酸化物のO-O結合のヘテロリシス開裂におよぼす遠位ヒスチジンの効果を検討した。その結果、遠位ヒスチジンの顕著な効果は見られなかった。また、サブユニット界面のいくつかのアミノ酸の置換によるヘモグロビンの高次構造変化と配位子結合反応特性を検討した。さらに、モジュール置換のキメラ型ヘモグロビンを作成し、サブユニットの会合特性を調べた。石村らはP-450のヘム近傍のThr252の隣のAsp251を種々のアミノ酸に置換した変異体を用いて酸素添加反応活性を検討した。さらに、T252Aを用いて初めてP450CompoundIの吸収スペクトルの測定に成功した。三木らは前年度に引き続きチトクロムC2について分子動力学をとりいれた結晶構造のさらなる精密化をおこなった。阿久津らはチトクロムC3のNMRスペクトルのシグナル特にヘム鉄に配位したヒスチジンのプロトンシグナルの帰属などを行ない、四つのヘムのヘム近傍ミクロ構造と各々のヘムの酸化還元電位との関係を明らかにした。上山らは鉄硫黄蛋白質の活性中心モデルとして二重のNH…S水素結合をもつ錯体を合成しその重要性を示した。小林らはパルスラジオリシス法を駆使して蛋白質内電子移動過程を調べると共に、P-450モデルとしてのミオグロビンのHis-Cys変異体と過酸化水素との反応活性種を調べた。福住らはNADHの電子移動酸化によって生成するラジカルカチオンの反応性ならびに酸素への電子移動に対する触媒作用を詳細に調べた。折井は光励起NAD(P)HによるチトクロムCの還元反応の電子移動過程を詳細に調べた。

研究成果

• [文献書誌] Koichiro Ishimori: "Site-Directed Mutagenesis in Hemoglobin:Functional and Structural Role of Penultimate Tyrosine" Biochemistry. 33 印刷中. (1994)
• [文献書誌] Shinji Ozawa: "Preparation and Characterization of Oxoiron(IV)Chlorin Complexes as the First Models for a Reaction Intermediate in the Catalytic Cycle of Cytochromed." J.Am.Chem.Soc.116. 634-641 (1994)
• [文献書誌] Shinji Ozawa: "Spectroscopic Characterization of Peroxo-Iron(III)Chlorin Complexes.The First Model for a Reaction Intermediate of Cytochromed." Inorg.Chem.33. 306-313 (1994)
• [文献書誌] Masakazu Hashimoto: "Site-Directed Mutagenesis in Hemoglobin:Functional and Structural Study of the Intersubunit Hydrogen Bond of Threonine-38(C3)α at the α1-β2 Interface in Human Hemoglobin" Biochemistry. 32. 13688-13695 (1993)
• [文献書誌] Akiko Togi: "Effects of Intra- and Intersubunit Hydrogen Bonds on the R-T Transition in Human Hemoglobin As Studied with α42(C7)and β145(HC2)Mutations" Biochemistry. 32. 10165-10169 (1993)
• [文献書誌] Takashi Konno: "Transition State of an Unfolding Step in Human Cyanomet Myoglobin" Biochim.Biophys.Acta. 1162. 93-98 (1993)
• [文献書誌] Takashi Konno: "Effects of Magnesium Sulfate on an Unfold Step of human Cyanomet Myoglobin" Biophys.J.65. 907-911 (1993)
• [文献書誌] Hiroshi Tsurumaki: "Preparation,Characterization,and Reactions of Novel Iron(III)Porphyrin Dication Complexes" J.Am.Chem.Soc.115. 11784-11788 (1993)
• [文献書誌] Kazuya Yamaguchi: "Direct Observation of Push Effect on the O-O Bond Cleavage of Acylperoxo-Fe(III)Porphyrin Complexes" J.Am.Chem.Soc.115. 4058-4065 (1993)
• [文献書誌] Yuichi Tokita: "Preparation,Characterization,and Reaction of Novel Dioxoruthenium(VI)Porphyrin cation Radical Complexes" Inorg.Chem.32. 329-333 (1993)