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2008 年度 実績報告書

実用化に向けた酸素添加酵素の分子設計

研究課題

研究課題/領域番号 19105004
研究機関名古屋大学

研究代表者

渡辺 芳人  名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 教授 (10201245)

キーワードP450 / 酸化反応 / 過酸化水素 / 水酸化反応 / エポキシ化反応
研究概要

昨年度の研究で、P450_<BSβ>に対してdecoy分子を用いることでオレフィンのエポキシ化やベンジル位の水酸化を達成していたが、分子レベルで、decoy分子の役割、基質非結合時に過酸化水素の消費を防ぐ作用機構は全く不明であった。そこで、基質非結合及びdecoy分子結合型P450_<BSβ>の結晶化に取り組んだ。最終的に、両者の結晶化及び構造解析に成功した。decoy分子としてヘプタン酸を取り込んだP450_<BSβ>の構造解析では、242番目のアルギニンの近傍にヘプタン酸のカルボキシル基に対応すると考えられる電子密度がみられ、ヘプタン酸のカルボキシル基が、長鎖脂肪酸のそれと同じようにO-O結合のイオン的解裂を促進していると考えられる。また、ヘプタン酸のアルキル鎖に対応する電子密度が見られないことから、アルキル鎖部分は固定化されずに揺らいでいることが示唆された。このことは、ヘプタン酸が水酸化反応を受けない事実を支持している。さらに、基質非結合P450_<BSβ>の構造と、上記構造および報告済みの基質結合型P450_<BSβ>の構造を比較したところ、i)基質結合チャネルのアミノ酸側鎖は、基質非結合時は柔軟な構造を取っているのに対し、基質結合により固くなること(基質の固定化)、ii)ロイシン70が、基質非結合では親水性チャネルを塞ぎ、基質およびdecoy分子結合型では親水性チャネルを解放状態にしていることが明らかとなった。このことは、基質非結合型では酸化剤である過酸化水素がヘム活性中心に入ることが出来ず、酸化反応は進行しないが、基質やdecoy分子の存在で過酸化水素が活性中心に取り込まれ、酸化反応が進行するという機構を示していると考えられる。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Process of Accumulation of Metal Ions on the Interior Surface of apo-Ferritin : Crystal Structures of a Series of apo-Ferritins Containing Variable Quantities of Pd (II) Ions2009

    • 著者名/発表者名
      T. Ueno, M. Abe, K. Hirata, S. Abe, M. Suzuki, N. Shimizu, M. Yamamoto, M. Takata, Y. Watanabe
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc. 131

      ページ: 5094-5100

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of Intermolecular Electron Transfer in the Photoexcited Zn-Substituted Cytochrome c : Theoretical and Experimental Perspective2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Tokita, J. Shimura, H. Nakajima, Y. Goto, Y. Watanabe
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc. 130

      ページ: 5302-5310

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of the Coordination Structure of Organometallic Palladium Complexes in an apo-Ferritin Cage2008

    • 著者名/発表者名
      S. Abe, J. Niemeyer, A. Abe, Y. Takezawa, T. Ueno, T. Hikage, G. Erker, Y. Watanabe
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc. 130

      ページ: 10512-10514

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Engineering of Thermus Thermophilus Cytochrome c552 : Thermally Tolerant Artificial Peroxidase2008

    • 著者名/発表者名
      H. Nakajima, Y. Ichikawa, Y. Satake, N. Takatani, S. K. Manna, J. Rajbongshi, S. Mazumdar, Y. Watanabe
    • 雑誌名

      ChemBioChem 9

      ページ: 2954-2957

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noncovalent insertion of ferrocenes into the protein shell of apo-ferritin2008

    • 著者名/発表者名
      J. Niemeyer, S. Abe, T. Hikage, T. Ueno, G. Erker, Y. Watanabe
    • 雑誌名

      Chem. Commun. 48

      ページ: 6519-6521

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 有機金属酵素創製の試み2008

    • 著者名/発表者名
      渡辺芳人
    • 雑誌名

      Organo Metallic NEWS

      ページ: 158-164

  • [学会発表] Molecular Design of Organometalloproteins2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Watanabe
    • 学会等名
      The 1st G-COE International Symposium on Elucidation and Design of Materials and Molecular Functions
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      20090113-20090114
  • [学会発表] Construction of Organometalloproteins : A New Approach for Bioinorganic Chemistry2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Watanabe
    • 学会等名
      The 4th Asian Biological Inoreaic Chemistry Conference
    • 発表場所
      Cheju, Korea
    • 年月日
      20081110-20081113
  • [学会発表] Hydrogen Peroxide-Dependent Monooxygenations of Non-Natural Substrates Induced by a Substrate-Misrecognition of Cytochrome P450_<BSβ>2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Watanabe, O. Shoji, T. Fujishiro, H. Nakajima
    • 学会等名
      International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines
    • 発表場所
      Moscow, Russia
    • 年月日
      20080706-20080711
  • [学会発表] Proteins are Great Playgrounds of Coordination Chemistry2008

    • 著者名/発表者名
      渡辺芳人
    • 学会等名
      第18回金属の関与する生体関連反応シンポジウム(SRM2008)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20080605-20080606
  • [学会発表] Coordination Chemistry on Protein Super Structures2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Watanabe
    • 学会等名
      The 5th joint IRTG SYMPOSIUM between Nagoya University and University of Mtinster
    • 発表場所
      Munster, Germany
    • 年月日
      20080501-20080502
  • [学会発表] 有機金属酵素の創製2008

    • 著者名/発表者名
      渡辺芳人
    • 学会等名
      近畿化学協会有機金属部会第2回(東京)例会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-06-25
  • [学会発表] Molecular Design of Organometalloprotein2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Watanabe
    • 学会等名
      IISc-Nagoya University Joint Science and Technology Seminar : From Nanoscience to Atmospheric Science
    • 発表場所
      Bangalore, India
    • 年月日
      2008-06-16
  • [備考]

    • URL

      http://bioinorg.chem.nagoya-u.ac.jp/

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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