補酵素モデルを用いたC1-単位転移反応のシミュレーションとモデル化合物の構造因子

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09640649
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 多田 愈 早稲田大学, 理工学部, 教授 (90063651)
• キーワード: メチ基転移 / 補酵素M / F430 / メタン菌 / 超原子価

研究概要

メタン発生菌によるメタン発生の終盤には(1)5N-メチルテトラヒドロメタノプテリンから補酵素Mのチオール基へのメチル基転移、(2)メチル化補酵素Mから補酵素F430へのメチル基転移が含まれている。本研究ではこれらのメチル基転移に関係する含窒素メチル基担体、補怜素M、F430を全てモデル化合物で置き換え、メタン発生菌の酵素過程をシミュレートすることに成功した。このモデル反応において、補酵素M(^-O_3SCH_2CH_2SH)のチオール基(-SH)は窒素からメチル基を受け取り、次にニッケルに渡す役割を演じている。このスルフォン酸基はチオール含むラジカル性中間体を安定化する効果を示すと考えられる。この安定化がメチル基の受け取り時に効いているのか、受け渡し時に効いているのかを明らかにする研究を行った。
この研究では補酵素Mのモデルとしてオルト位に配位性置換基を持つチオアニソールを用いた。配位性のないアルキル基をオルト置換基にすると、トリメチルアニリウム塩からのメチル基転移は立体障害のため抑制された。一方オルト置換基が酸アミド、ヒドロキシメチル、2-ヒドロキシ-2-メチルエチル、ヂメチルアミノメチル、キノリン誘導体等の配位性置換基を有する場合、アリールチオニッケル錯体を反応させるとメチル基のイオウからニッケルへの転移とそれに伴う混合ジスルフィドの生成は促進された。このことはイオウ上でのメチル基の授受が隣接基関与によって安定化されたイオウの超原子価状態を経ることが示唆され、かつ、それはメチル基の脱離過程を促進していることが明らかとなった。このことは補酵素Mや同じくメチル基担体であるホモシステインの隣接基(スルフォン酸基およびアミノ基)の生体内反応における役割を示唆するものである。

研究成果

• [文献書誌] M.Tada: "Reactions of Alkyl-Cobalt Complexes" Reviews on Heteroatom Chemistry. 20(in press). (1999)
• [文献書誌] M.Tada,T.Uetake,Y.Hanaoka: "Effect of a Cobalt(II)complex on the radsical reactions of vinyl type sulfides.A“radico-catalvsis"" Chemical Communications. 75-76 (1999)
• [文献書誌] Y.Inoue,T.Kambe,M.Tada: "(Benzencthiolato-S)(4-tertbutylpyridine-N)bis-dimethylglioximato-N,N')Cobalt(III)" Acta Crystallographica Sec.C. C54. 945-947 (1998)
• [文献書誌] 多田 愈: "オルガノコバロキシムの反応と合成への応用" 有機合成協会誌. 56. 544-556 (1998)
• [文献書誌] M.Tada,T.Kambe,Y.Inoue: "A biomimetic methyl transfer from amine to thiol" Chemical Communications. 41-42 (1998)