【研究分野】化学系薬学

【研究領域課題番号】26293002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ペプチド / 水素結合 / ヘリックス / S-NO化 / Ｓ－ニトロソ化 / プロリン / ヘリックス分子 / タンパク質の表面認識 / 薬学 / 有機化学 / アミド / トランスニトロソ化 / ニトロソアミン / 非平面化 / TRPチャネル / Ｎ－ニトロソアミン / 可視光照射 / アミド結合 / シス-トランス動的平衡 / トランス-アミド

【研究成果の概要】

タンパク質表面での反応を制御するペプチドの構造機能化をめざし、橋頭位置換基の水素結合による窒素ピラミッド化構造の変化の基礎的な構造論の研究を推進した。非平面アミドのカルボニル酸素上の電子密度は平面アミドと比べて減少しているため、水素結合（プロトン化）は主に窒素上で起こると考えられていた。7-アザビシクロ[2.2.1]ヘプタンアミドは、二環性骨格の架橋C-N-C原子で形成される平面からアミドが傾き窒素がピラミッド化した非平面アミド構造を取る。溶液構造の検討を行った。NMRを用いて橋頭位のヒドロキシル基の水素の温度依存性を求めると、水素結合を形成していることが分かった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)

【研究分野】医薬分子機能学

【研究領域課題番号】11470494 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

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

【研究成果の概要】

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。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】12,500千円 (直接経費: 12,500千円)

【研究分野】高分子物性・高分子材料

【研究領域課題番号】62470091 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ポリペプチド / ペプチド / 生体機能関連化合物 / コンホメ-ション / NMR / サ-モトロピック液晶 / 金属イオン輸送 / イオノホア / 固体高分解能NMR / NMR化学シフト / コンホメーション / ヘリックス / 水素結合 / 液晶 / サーモトロピック液晶 / 全属イオン輸送

【研究成果の概要】

本研究は、溶液及び液晶状態におけるポリペプチド、ペプチド及び生体機能関連モデル化合物のコンホメ-ションの解析を高精度に行う方法の確立及びその応用を行うことを目的としている。固体高分解能^<13>C及び^<15>NNMRの測定により得られた固体^<13>C及び^<15>NNMR化学シフトがポリペプチド、ペプチド及び生体関連機能関連モデル化合物の溶液又は液晶状態におけるコンホメ-ション解析の基礎デ-タになることを明らかにした。固体化学シフトの基礎デ-タを集積することにより、種々ノポリペプチドなどの高精度のコンホメ-ション解析が行えると言う方法論が確立できた。
応用として、ポリ(γ-n-オクタデシル L-グルタメ-ト)、ポリ(γ-オレイル L-グルタメ-ト)およびポリ(β-n-オクタデシル L-アスパルテ-ト)の主鎖及び側鎖のコンホメ-ションを温度可変した^<13>CNMR化学シフトデ-タより解析し、結晶状態、熔融状態におけるコンホメ-ションの安定性について議論した。また、サ-モトロピック液晶の発現機構を明らかにした。さらに、ポリ(L-フェニルアラニン)などのヘリックスセンスが正確にNMR化学シフトを通して解析した。蛋白質トロポミオシンの高次構造について、ポリペプチドの基礎デ-タを用いて溶液及び固体状態^<13>C化学シフトより高精度に解析を行った。生体中において金属イオンの輸送の機構と構造の関係を明らかにするために、モデル化合物イオノホアについて溶液構造と金属イオンの輸送の機構の関係をNμに解析より調べた。以上の結果をまとめると、溶液及び液晶状態におけるポリペプチド、ペプチド及び生体機能関連モデル化合物の高精度コンホメ-ション解析の方法論を確立したこととその応用性を明らかにしたことを結論とする。

【研究種目】一般研究(B)

【研究期間】1987 - 1989

【配分額】6,300千円 (直接経費: 6,300千円)

【研究分野】高分子物性・高分子材料

【研究領域課題番号】62430019 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

高分解能NMR / 高分子の高次構造 / 蛋白質 / ポリペプチド / 酵素 / シクロデキストリン / 糖蛋白質 / 人工酵素 / ^1HーNMR / ^<13>CーNMR / ^2HーNMR / イオノホア / コンホメーション / 水素結合 / 高次構造 / 高分子 / ^1HーNMMR / ペプチド / 遺伝子

【研究成果の概要】

この研究は、高分解能NMR法を主手段として生物活性を持つ高分子の種々の環境のもとでの高次構造を決定し、機能との関係を明らかにすることを目的として昭和62年度から平成元年度までの3年間にわたり実施した。主たる研究対象として(1)糖蛋白質、(2)酵素と人工酵素、(3)蛋白質モデル化合物を選び、初年度には溶液用の、2年目には固体用の高分解能NMR装置を導入し、溶液状態および固体状態でのそれぞれの高次構造を解析し、機能を解明した。研究成果の概要は以下の通り(カッコ内は分担研究者名)。課題(1)では極地の海に住む魚の血液凍結を防止する活性を持つ糖蛋白質のモデルとして、ガラクトサミン基結合スレオニン残基を含む数種のオリゴ糖ペプチドを合成し、高次構造、糖-ペプチド間相互作用などを調べ、不凍化活性発現の機構を推定した(中條,井上)。課題(2)では化学修飾基としてヒスタミン基を持つシクロデキストリン(CD)がキモトリプシン類似の触媒活性を持つことを明らかにし(戸田)、また単糖または二糖を枝として持つ分岐CDの基質認識機能における枝の役割を明らかにした(山本)。さらに結合蛋白質プロテインAとメタピロカテ-ゼを融合した蛋白質を遺伝子工学的に合成し、発現蛋白質が両蛋白質の機能を併せ持つことを認めた(相沢)。課題(3)ではポリ-γ-ベンジル-L-グルタメ-トについて高次構造の安定化に対する側鎖間相互作用の役割を明らかにし(安部)、ポリ-L-グルタミン酸塩の溶液中の構造に対する対イオンの効果を検討した(小見山)。また天然イオノホアのモデルとしてのカルボン酸型ポリエ-テルのアルカリ金属錯体の溶液中の構造をH-NMR化学シフトから検討した(中浜)。さらに固体状態の種々のペプチドおよび蛋白質トロポミオシンの高次構造を固体高分解能NMRから得られる化学シフトに基づいて検討した(安藤)。

【研究種目】一般研究(A)

【研究期間】1987 - 1989

【配分額】38,200千円 (直接経費: 38,200千円)