Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

クラスター / 触媒 / 酸化還元反応 / 昇温脱離法 / 質量分析 / 一酸化窒素 / 熱脱離 / 酸化物 / 反応 / 還元 / 多元素 / 吸着 / 酸化

本研究は、COやNOなどの小分子の酸化還元反応の触媒となる、多元素クラスターを設計することを目的とした。そのために、気相クラスター昇温脱離法を新たに開発した。クラスターを徐々に加熱することで、高温での酸化還元反応を調べた。またクラスターからの分子脱離温度を測定することで反応の活性化エネルギーを求めた。遷移金属酸化物クラスターについて、酸素分子脱離の活性化エネルギーを求め、量子化学計算の結果と比較して構造を決定した。また、ロジウムを中心とした貴金属元素およびその複合クラスターに対するNO分子の分子付着・解離吸着・還元反応と、それに対する酸素分子、窒素分子の効果を実験的に明らかにした。

シトクロムP450 / 一酸化窒素 / NO合成酵素 / チオレート / ポルフィリン / 酸化 / 水素結合 / 酵素阻害剤 / ヘムーチオレート / 活性腫 / 過酸 / ヘム / NO / ペプチド / アイソザイム / 阻害剤 / 発現系

1)ヘムの反応特性に関し開発した唯一の安定型ヘムーチオレート錯体(SR錯体)を開発してきたが、この配位構造と一酸化窒素(NO)との配位化学を世界に先駆けて詳細に検討することに成功した。SR錯体はNOと安定で可逆的な錯形成を行いその錯形成定数において顕著な軸配位子効果が認められた。本研究でチオレート配位であることにより鉄へのNO配位力は他の錯構造より大きく弱められていることがわかり、本酵素の生成物阻害に関する議論に対して強い示唆を与える結果である。
2)シトクロムP450において軸配位子部のNH-S水素結合の存在が確認されている。このNH-S水素結合を有する活性中心モデルを合成し、水素結合を有さないモデルとの比較を行った。その結果、水素結合を受けることにより鉄一硫黄結合距離が短くなること、酸化活性種の求親電子性が高まることを見いだし、ヘムーチオレート構造の触媒機能に及ぼすNH-S水素結合の効果を初めて明らかにした。
以上1)、2)よりシトクロムP450、NO合成酵素で興味を持たれながら未解明であった構造と機能の関連について重要な点を明らかにできた。
3)P-450を強く配位阻害する新規骨格をSR錯体をプローブとし見いだし,新たな医薬創製に役立てる事を目的に,特に有効な阻害剤のないNOSの活性を制御する化合物の探索を行い,高い選択性を有する阻害剤の開発に成功した。ヒト酵素での高い選択性と活性を有する阻害剤を求めて構造活性相関を行い、その結果ジペプチドであるL-イソチオシトルリニルL-アミノ酸がヒトiNOS選択的に酵素阻害を起こすことを見いだした。これによりヒトiNOSの基質結合部位のC末部位に一定の疎水基親和性のある部位が存在するという本研究者の作業仮説を裏付ける結果が得られた。本知見は有効なNOS阻害に基づく治療薬設計の一指針になると考えられる。

N-ニトロソジアルキルアミン / 変異原性 / 活性酸素 / 一酸化窒素 / ヒドロキシルラジカル / 酸化 / シトクロムP450 / 代謝活性化

環境内発がん物質であり、また生体内でも生成するN-ニトロソジアルキルアミンは、それ自身では生物活性はなく、生体内でシトクロムP450により酸化的に代謝活性化を受け、発がん性および変異原性を示すとされている。化学的酸化モデル系として鉄-銅-過酸化水素を用いて、N-ニトロン-N-メチルブチルアミン(NMB)を酸化すると、代謝活性化を必要としない強力な直接的変異原性化合物(mutagen X)が生成することを既に見いだした。この変異原性化合物の生成に関わる因子を検索し、変異原性化合物の同定および生成機構を解明することにより、N-ニトロソジアルキルアミンの未知の活性化経路が存在する可能性を見いだすことを目的とし、前年度において鉄、銅、過酸化水素、NOの役割を明らかにした。本年度は、基質をN-ニトロソ-N-メチルペンチルアミン(NMP)に換え、鉄-銅-過酸化水素-NO系で反応を行ったところNMBと同程度の変異原性化合物(mutagen Y)が生成することを見出した。Mutagen Yの生成における鉄、銅、過酸化水素、NOの役割もMutagen Xの場合と同じであり、同様の機構で生成すると考えられた。Mutagenを変異原性を指標に単離精製し各種機器分析を行ったところmutagen Xと類似した構造であることも明らかにした。いずれの変異原物質もアミンのγ位酸化を含む機構で生成すると考えられる6員環構造を有している。本結果は、シトクロムP450とは異なったN-ニトロソジアルキルアミン類の新たな活性化機構の一般性を示すと共に、アミンのγ位特異的な反応を経由していることから立体的要因が重要であると考えられる。活性酸素、NOともに生体内の免疫系などで生成しておりN-ニトロソジアルキルアミン類が生体内で同様に活性化される可能性が考えられた。

【研究分担者】
宮島謙	東京大学	大学院総合文化研究科	助教	(Kakenデータベース)
安池智一	放送大学	教養学部	准教授	(Kakenデータベース)
田中秀樹	中央大学	理工学部	教授	(Kakenデータベース)
渡邊佳英	株式会社豊田中央研究所	主任研究員	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
永井慎一	名古屋市立大学	大学院・薬学研究科	講師	(Kakenデータベース)
植田泰誠	名古屋市立大学	大学院・薬学研究科	助教授	(Kakenデータベース)
浦野泰照	東京大学	大学院・薬学系研究科	助手	(Kakenデータベース)
菊地和也	東京大学	大学院・薬学系研究科	助手	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
石川さと子	共立薬科大学	薬学部	助手	(Kakenデータベース)