生体反応を範とする超活性種の創成

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05235227
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 伊東 忍 大阪大学, 工学部, 助手 (30184659)
• キーワード: ガラクトース酸化酵素 / 酸化還元酵素 / 新規補欠分子 / モデル銅錯体 / 超活性種 / 生物無機化学

研究概要

近年、有機合成化学などの分野において生物が有する多才な機能や生体系の営む効率的、高選択的化学変換反応が注目を集めている。中でも酵素活性部位に存在する補欠分子族は、そのような生体反応の中心的役割を果たしていることから、それらの分子レベルにおける機能解明や応用が期待されている。本研究では以上のような観点から、最近特に注目を集めている酵素群の一つである銅含有酵素に着目し、その機能解明と応用について検討を行った。銅含有酵素としては、酸化酵素(Oxidase)の一種であり、しかもその活性中心にアミノ酸由来の新規な補欠分子(Tyr-Cys)を有するガラクトース酸化酵素を取り上げた。酵素系における酸化還元メカニズムの詳細については不明な点が多く残されているが、Tyr-Cysの1電子酸化体であるフェノキシルラジカルと2価の銅イオンの錯体が酸化活性種であると推定されている。このような活性種は補欠分子と金属が何れも高い酸化状態に有り、一つの超活性種とみなせる。本研究においては、モデル錯体の合成を通してこのような活性種を調整し、そのものの物性や化学的性質を分子レベルで解明するとともに、それを利用した新規な酸化反応系の開発を目指した。
本年度においては、ガラクトース酸化酵素の活性中心モデル錯体を合成するための部品となる各種配位子と新規補欠分子のモデル化合物の合成、並びにそれらの物性や基本的な化学的性質について検討した。銅の配位子としてはπ-π相互作用が可能な芳香族環を分子内に有するピリジン系三座配位子を、また補欠分子モデルとしてはチオエーテル基を有する種々のフェノール誘導体を合成した。合成した補欠分子モデルの物性や化学的性質の比較検討から、アルキルチオ基の重要性が解明された。また、ピリジン系三座配位子を用いた銅二元錯体の合成にも成功した。

研究成果

• [文献書誌] Shinobu Itoh,et al.: "C-4 and C-5 Adducts of Cofactor PQQ(Pyrroloquinolinequinone).Model Studies Directed toward the Action of Quinoprotein Methanol Dehydrogenases" J.Am.Chem.Soc.115. 9960-9967 (1993)
• [文献書誌] Shinobu Itoh,et al.: "Physicochemical Properties of 2-Methylthio-4-methylphenol,a Model Compound of the Novel Cofactor of Galactose Oxidase" Chem.Lett.2099-2102 (1993)
• [文献書誌] Shinobu Itoh,et al.: "Chemical Functions of Novel Heterocyclic o-Quinone Cofactors and Their Applications" J.Synth.Org.Chem.Soc.51. 1154-1163 (1993)
• [文献書誌] Shinobu Itoh,et al.: "Model Studies of Cofactor TTQ" Methods in Enzymology. (発表予定). (1994)
• [文献書誌] Shinobu Itoh,et al.: "The Chemistry of Heterocyclic o-Quinone Cofactors" Natural Product Reports. (発表予定). (1994)
• [文献書誌] Shinobu Itoh,et al.: "Modeling of Quinoprotein Functions" Pure Appl.Chem.66(発表予定). (1994)