金属イオン配位圏への芳香環の導入と機能発現

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09304062
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 山内 脩 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70029643)
• 研究分担者: 高荷 昌子 金沢大学, 薬学部, 講師 (40019667) ; 廣田 俊 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (90283457) ; 小谷 明 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (60143913)
• キーワード: 芳香環スタッキング / 水素結合 / ストップトフロー法 / プテリン補酵素 / リシンペプチド / プラストシアニン / 共鳴ラマンスペクトル

研究概要

1. 金属タンパク質中の金属イオンは芳香環、極性基など様々なアミノ酸残基側鎖によって形成される場に存在し、溶液中の低分子錯体のように溶媒分子でとり囲まれているわけではない。このことが金属イオンの反応性に大きな影響を与える可能性があり、酵素反応の特異性、効率はこのような配位環境に依存していると考えられる。
2. 本研究ではこの観点から、金属イオン周辺での芳香環の挙動と金属タンパク質における芳香環ないし極性基間の相互作用が中心金属イオンに及ぼす影響を、溶液平衡、合成、構造、スペクトルの諸点から調べた。
3. 銅タンパク質プラストシアニン(PC)、ヘム鉄タンパク質シトクロムcおよびf(cyt cおよびcyt f)を用い、還元型のcyt cと酸化型PCとの間の電子移動反応に及ぼす正に帯電した4種のリシンペプチドの影響をストップトフロー法および共鳴ラマンスペクトル法により調べた。この結果、PCとcyt cはタンパク質表面のカルボキシレートとリシンアンモニウム基間の水素結合で会合体を形成すること、この相互作用の結果、中心金属イオンの配位構造が歪みを受けることを明らかにした。
4. PC、cyt c、cyt fとアスパラギン酸ペプチド、[Fe(CN_6]^<4->などとの相互作用と電子移動反応を追跡し、相互作用機構を明らかにした。
5. 芳香環を配位圏に有するモデル銅(I)、銅(II)錯体を合成し、これらのスペクトル的挙動、構造などの検討を開始した。
6. フェニルアラニン水酸化酵素の活性中心モデル錯体を各種合成し、プテリン補酵素との錯形成反応と酸化還元反応を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Shun Hirota: "The Co-CH3 Bond in Schiff Base B12 Models.Influence of the trans and Equa-torial Ligands As Assessed by FT-Raman Spectroscopy" Inorganica Chimica Acta. 275-276. 90-97 (1998)
• [文献書誌] Feng Zhang: "Electrostatic Ligand-Ligand Interactions in Ternary Copper(II)Complexes with 3,5-Diiodo-L-tyrosine and Polar Amino Acids" Inorganica Chimica Acta. 278. 136-142 (1998)
• [文献書誌] Shun Hirota: "Plastocyanin-Peptide Interactions.Effects of Lysine Peptides on Protein Struc-ture and Electron-Transfer Character" Journal of the American Chemical Society. 120・32. 8177-8183 (1998)
• [文献書誌] Shun Hirota: "Effects of Charged Peptides on Electron Transfer from [Fe(CN)6]^<4-> to Cyto-chrome c or Plastocyanin" Journal of Biological Inorganic Chemistry. 3. 563-569 (1998)
• [文献書誌] Shun Hirota: "Interactions of Cytochrome c and Cytochrome f with Aspartic Acid Peptides" Journal of the American Chemical Society. 121・4. 849-855 (1999)
• [文献書誌] Yasuhiro Funahashi: "Complex Formation and Redox Reactions in Copper-Pterin Cofactor Systems.Possible Relevance to Phenylalanine Hydroxylase" Bulletin of the Chemical Society of Japan. 72(in press). (1999)
• [文献書誌] Waheeda Jahan Puspita: "Copper(II)-Dipeptide Complexes Containing an Acidic and a Basic Amino Acid Residue.Side Chain Effects on Structures and Stabilities" Journal of Inorganic Biochemistry. (in press).