金属イオンとの錯体形成により構築されるタンパク質立体構造

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09640659
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 三原 久和 東京工業大学, 生命理工学部, 助教授 (30183966)
• キーワード: ポリペプチド / 人工金属タンパク質 / デノボ設計 / α-ヘリックス / 金属イオン / 鉄-ポルフィリン

研究概要

近年の生物無機科学分野の飛躍的発展により、生体高分子との複合体としての金属イオン(錯体)の重要性・多様性が次々と明らかになってきた。このような背景の中、金属とタンパク質複合体に関する化学的研究として、種々のペプチド立体構造を構築し(デノボ設計)、金属イオンや金属錯体を補因子とするタンパク質を創製する試みが萌芽してきた。本研究では金属イオン・錯体のペプチド立体構造に及ぼす影響や、さらには立体構造やその安定性との関連性について明らかにするための研究を行った。
デノボ設計法に基づき、2本の両親媒性α-ヘリックスから構成される種々のポリペプチド立体構造の設計かつ化学合成を行った。金属イオンや鉄-メソポルフィリンIX(ヘム)との相互作用を検討した結果、効率的なペプチド-金属/ヘム複合体の形成に、ポリペプチド高次構造が多大に寄与することを明らかとした。さらに、金属/ヘムとの複合化にともなうペプチド二次構造および分子集合状態の変化について詳細な解析を行い、ヘム結合によるペプチド高次構造制御を明らかとした。次いで、設計ペプチドを基体とした系統的アミノ酸置換によって、ヘム軸配位子近傍におけるアミノ酸側鎖の立体的および疎水的効果が、ヘムとの複合体形成におよぼす影響を明らかとした。以上より、ペプチド-ヘム複合体形成に必要なペプチド高次構造要素を明らかにできた。

研究成果

• [文献書誌] Seiji Sakamoto: "Design and Synthesis of Haem-Binding Pepndes.Relationship between Haem-Binding Properties and Catalyitic Activities." J.Chem.Soc., Perkin Trans.2. 2395-2404 (1998)
• [文献書誌] Seiji Sakamoto: "Molecular Assembly of Two-α-Helix Peptide Induced by Haem-Binding" J.Chem.Soc., Chem.Commun.1073-1074 (1998)
• [文献書誌] Seiji Sakamoto: "Annealing of Two-α-Helix Structure by Metal Ion Binding by Trifluoroethanol" Chem.Lett.867-868 (1998)
• [文献書誌] Seiji Sakamoto: "Design, Synthesis and Characterization of Heme-Conjugated Two-α-Helix Peptides" Peptide Science-Present and Future. (印刷中). (1999)
• [文献書誌] Seiji Sakamoto: "De Novo Design, Synthesis and Characterization of Heme-Conjugated Two-α-Helix Peptides" Peptide Science 1998. (印刷中). (1999)
• [文献書誌] Seiji Sakamoto: "Molecular-Assembly of Heme-Binding Two-α-Helix Peptides" Peptides 1998. (印刷中). (1999)