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フラビン酵素の多彩な機能の発現の理解と人工ララビシ酵素構築の方法論の開発を目指し、高酸化活性フラビンモデル化合物の機能化、機能性フラビンレセプターとフラビンモデル化合物を用いて、反応部位近傍への機能因子の集積による高次フラビン触媒系の構築を行った。高酸化活性フラビン化合物(ベンゾージプテリジン、BDP)に金属配位部位であるビピリジル基を導入した化合物(bpy-BDP)は亜鉛イオンの存在で酸化活性は100-1000倍向上する。この系を用いてd-乳酸脱水素酵素のモデル化に成功し、種々の速度論的検討より金属イオンの役割を明らかにした。フラビン補酵素はアポタンパクとの相互作用により、その機能が巧みに制御されている。その中の水素結合に着目し、水素結合を用いる機能性フラビンレセプターを開発した。即ち、グアニジニウムイオンを有するメラミン誘導体は高酸化活性である6-アザフラビンをクロロホルムのような有機溶媒中強力に捕捉し、粉末として1:1錯体が単離できることを見い出した。また、種々のレセプター分子を用いて、6-アザフラビンのレドックス挙動における水素結合の効果を明らかにした。即ち、酸化還元電位を著しく正にシフトさせ、アニオンラジカルを安定化させ、酸化活性を向上させる。N(1)-位への水素結合はN(5)-位への水素移動を加速し、N(5)-位への水素結合はC(4a)-位へ求核攻撃を含む酸化反応を加速することを明らかにした。さらに、メラミン骨格に第二の機能因子として、基質認識部位や金属配位部位を導入した機能性フラビンレセプターを開発し、アポ酵素機能を有する触媒系の構築を行った。水素結合を用いる機能性レセプター分子と高酸化活性フラビンモデル化合物を組み合わせは新規なフラビン触媒系の構築の方法論の一つになりうることを明らかにした。
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