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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-へ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。
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