チトクロムc酸化酵素における酸素還元とそのNO阻害の化学モデル研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21750173
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 劉 勁剛 九州大学, 先導物質化学研究所, 特任准教授 (70380540)
• 連携研究者: 太田 雄大 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (70509950)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• キーワード: 酵素反応 / モデル化 / 分子認識 / シグナル伝達 / 生物無機化学

研究概要

呼吸鎖末端酵素のシトクロムc酸化酵素(CcO)は生体エネルギー生成のために酸素から水への選択的四電子還元を触媒する。本研究課題は、CcOによる酸素還元機構ならびに一酸化窒素(NO)還元機構について、精密CcO化学モデルを用いて分光学的に解析することを目的とした。酸素還元反応において鍵となる反応中間体、およびNO還元におけるN-N結合(N_2O)生成過程の重要な反応中間体について分光学的に解析し、CcO酵素において本質的なHis-Tyrクロスリンクの構造と機能の相関について洞察を得た。これらのモデル錯体の分光学的な解析は、酸素活性化およびNO_x除去分子触媒の分子設計に寄与する。

研究成果

• [雑誌論文] Probing dioxygen activation mechanisms in heme-containing enzymes by heme models (2011)
  • 著者名/発表者名: J.-G.Liu; Y.Naruta
  • 雑誌名: Indian J.Chem. 50A ページ: 363-373
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of an End-On Ferric Peroxo Intermediate upon One-Electron Reduction of a Ferric Superoxo Heme (2010)
  • 著者名/発表者名: J.-G.Liu; Y.Shimizu; T.Ohta; Y.Naruta
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 132 ページ: 3672-3673
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: J.-G.Liu; T.Ohta; Y.Yamaguchi; T.Ogura; S.Sakamoto; Y.Maeda; Y.Naruta
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 48 ページ: 9262-9267
  • 査読あり
• [雑誌論文] Using Synthetic Models to Probe the O2 Metabolic Mechanism in Heme-Containing Enzymes (2009)
  • 著者名/発表者名: J.-G.Liu; T.Ohta; F.Tani; Y.Naruta
  • 雑誌名: G-COE Journal 3 ページ: 30-36
• [学会発表] 酸素活性化ヘム酵素モデル錯体の振動分光学的研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 太田雄大・劉勁剛・成田吉徳・依田芳卓・斎藤真器名・小林康浩・瀬戸誠
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] Preparation and spectroscopic characterization of the elusive heme-nitroxyl complexes (2011)
  • 著者名/発表者名: J.-G.Liu, T.Ohta, Y.Naruta
  • 学会等名: The 91^th Annual Meeting of Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Yokohama.
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Preparation of Bio-inspired Catalyst for O_2 Reduction (2011)
  • 著者名/発表者名: P.Nagaraju, J.-G.Liu, T.Ohta, Y.Naruta
  • 学会等名: The 91^th Annual Meeting of Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Yokohama.
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Bio-inspired Model Compounds for Oxygen Activation and Reduction (2011)
  • 著者名/発表者名: J.-G.Liu, T.Ohta, Y.Naruta
  • 学会等名: I2CNER Workshop, Kyushu University
  • 発表場所: Fukuoka.
  • 年月日: 2011-02-04
• [学会発表] Solution Capturing End-On Peroxo and Hydroperoxo Intermediates of Heme Enzymes (2010)
  • 著者名/発表者名: J.-G.Liu, T.Ohta; Y.Shimizu, Y.Naruta
  • 学会等名: 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies(PACIFICHEM 2010)
  • 発表場所: Honolulu/USA.
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] Activation and catalytic reduction of dioxygen : Lessons from heme enzyme chemical models (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Naruta, J.-G.Liu, T.Ohta, A.C.Maity, Y.Shimizu, F.Tani
  • 学会等名: 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies(PACIFICHEM 2010)
  • 発表場所: Honolulu/USA.
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] Capturing Ferrous-Superoxo, Ferric-Peroxo and Ferric-Hydroperoxo Intermediates in Heme Models (2010)
  • 著者名/発表者名: J.-G.Liu, T.Ohta, Y.Naruta
  • 学会等名: 60^th Anniversary Conference on Coordination Chemistry_Chem.Commun.Symposium
  • 発表場所: Osaka.
  • 年月日: 2010-09-28
• [学会発表] Synthetic Heme Models Mimic the Formation of Peroxo- and Hydroperoxo- heme Intermediates Relevant to Dioxygen Activation in Heme-containing Enzymes (2010)
  • 著者名/発表者名: J.-G.Liu, T.Ohta, Y.Naruta
  • 学会等名: Asian International Symposium on Inorganic Chemistry and Coordination Chemistry, Organo- metallic Chemistry
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] Spectroscopic characteri- zation of side-on and end-on(hydro)peroxo-heme intermediates (2010)
  • 著者名/発表者名: J.-G.Liu; T.Ohta; Y.Shimizu; Y.Naruta
  • 学会等名: The 90^th Annual Meeting of Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Osaka.
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] Spectroscopic Characteri- zation of Peroxo/Hydroperoxo Heme Intermediates : Opening a Closed Side-on Peroxy to an End-on Hydroperoxy (2010)
  • 著者名/発表者名: J.-G.Liu, T.Ohta, Y.Naruta
  • 学会等名: The 10^th International Workshop on Future Molecular Systems-Recent Development in Phorphyrin-related Chemistry
  • 発表場所: Fukuoka.
  • 年月日: 2010-02-19
• [学会発表] ヘムーペルオキソ種の合成と分光学による同定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 太田雄大・劉勁剛・千代健文・谷文都・成田吉徳
  • 学会等名: 大学間連携第5回物質合成シンポジウム
  • 発表場所: 京都府
  • 年月日: 2009-11-19
• [学会発表] Synthetic heme models to mimic the formation of ferric peroxo and hydroperoxo intermediates involved in heme-containing enzymes (2009)
  • 著者名/発表者名: J.-G.Liu, T.Ohta, Y.Shimizu, Y.Naruta
  • 学会等名: The 59^th Symposium of Coordination Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Nagasaki.
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] Preparation of Low-spin End-on Ferric-Peroxo and Ferric- Hydroperoxo Species by a Heme Model Complex Bearing an Imidazole Tail (2009)
  • 著者名/発表者名: J.-G.Liu, T.Ohta, S.Yamaguchi, T.Ogura, Y.Naruta
  • 学会等名: The 14^th International Conference on Biological Inorganic Chemistry(ICBIC-14)
  • 発表場所: Nagoya.
  • 年月日: 2009-07-27
• [学会発表] Simulation of O_2 activation/reduction with enzyme active site models of terminal oxidases (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Naruta, J.-G.Liu, T.Ohta, T.Ogura
  • 学会等名: The 14^th International Conference on Biological Inorganic Chemistry(ICBIC-14)
  • 発表場所: Nagoya.
  • 年月日: 2009-07-26
• [学会発表] Spectroscopic Characteri- zation of End-on Heme Peroxide and Hydroperoxide Intermediates Relevant to Dioxygen Activation Mechanism of Heme-containing Enzymes (2009)
  • 著者名/発表者名: J.-G.Liu, T.Ohta, Y.Naruta
  • 学会等名: PreICBIC-Frontiers in Bioinorganic Chemistry
  • 発表場所: Fukuoka.
  • 年月日: 2009-07-24