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2014 Fiscal Year Annual Research Report

ビタミンB12含有酵素の反応性制御法を模したユニークな新規生体触媒の開発

Research Project

Project/Area Number 14J00790
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

森田 能次  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Keywordsメチオニン合成酵素 / メチル基転移反応 / コバラミン / 再構成ミオグロビン / コバルトテトラデヒドロコリン
Outline of Annual Research Achievements

コバラミン依存型メチオニン合成酵素は、補欠分子としてコバラミンを有し、生体内で重要なメチル基転移反応をつかさどっている。 しかしながら、タンパク質部分が巨大かつ、補欠分子の分子構造が複雑であるため、反応中間体であるコバルト1価種の構造やタンパク質内でのメチル基転移反応の詳細なメカニズムは完全には理解されていない。 本研究では、酵素のタンパク質部分を含めた酵素モデルを調製し、酵素類似のメチル基転位反応を評価することで、天然酵素における反応促進のメカニズム解明をめざしている。
本年度は、酵素のタンパク質部分を含めた酵素モデルとして、補欠分子であるコバラミンのモデル錯体と適切なタンパク質マトリクスを組み合わせた複合モデルを調製し、反応中間体であるコバルト1価種の構造解析を実施した。 まず、コバラミンのモデル錯体として、コバルト1価種が比較的安定なコバルトテトラデヒドロコリン(Co(TDHC))を設計・合成した。 一方で、タンパク質マトリクスとして、結晶構造解析が容易かつ、メチオニン合成酵素と類似の配位環境を有するミオグロビンを選択した。 天然ミオグロビンから補欠分子を取り除いたアポタンパク質にCo(TDHC) を挿入することで、酵素モデルを構築した。 さらに、コバルト2価種から1価種への還元反応及び、両者の酸化状態の結晶構造を明らかにし、コバルト1価種が4配位構造であることを結晶構造学的に実証した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

目的としていたモデル錯体の合成および酵素モデルの調製が順調に進行し、酵素モデルの構造解析を実施することが出来た。 さらに、反応中間体であるコバルト1価種の構造解析に成功した。

Strategy for Future Research Activity

これまでに調製した酵素モデルを用いて、酵素類似のモデル反応としてタンパク質マトリクス内でのメチル錯体の生成反応およびメチル基転移反応を実施する。 さらに、理論化学的にメチル基転移反応を考察し、天然酵素におけるメチル基転移反応の促進メカニズムを解明する。

  • Research Products

    (4 results)

All 2015 2014

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Co(II)/Co(I) reduction-induced axial histidine-flipping in myoglobin reconstituted with a cobalt tetradehydrocorrin as a methionine synthase model2014

    • Author(s)
      Takashi Hayashi, Yoshitsugu Morita, Eiichi Mizohata, Koji Oohora, Jun Ohbayashi, Tsuyoshi Inoue and Yoshio Hisaeda
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 50 Pages: 12560-12563.

    • DOI

      10.1039/C4CC05448B

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] メチオニン合成酵素モデルを指向したコバルトコリノイド錯体 含有ミオグロビンが示すタンパク質内メチル基転移反応の評価2015

    • Author(s)
      森田能次・大洞 光司 ・林 高史
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学(千葉県船橋市)
    • Year and Date
      2015-03-27 – 2015-03-27
  • [Presentation] ミオグロビンヘムポケット中におけるコバルト(III)コリノイド錯体の配位子結合挙動2014

    • Author(s)
      森田能次・大洞 光司 ・林 高史
    • Organizer
      錯体化学会第64回討論会
    • Place of Presentation
      中央大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-09-19 – 2914-09-19
  • [Presentation] Construction of vitamin B12-dependent enzyme model based on myoglobin2014

    • Author(s)
      森田能次・大洞 光司 ・林 高史
    • Organizer
      BIOTECHNOLOGY AND CHEMISTRY FOR GREEN GROWTH
    • Place of Presentation
      アーヘン工科大学(ドイツ・アーヘン)
    • Year and Date
      2014-09-03 – 2014-09-03
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-12-27  

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