本研究は、結晶性の良いペプチドを用いて金属酵素活性中心を化学合成することを目的としている。これによりアミノ酸に由来する配位環境まで含めた、より複雑で大きな活性中心の構築を目指している。現在までに以下の成果を得た。
(1)配位子の基礎設計
ペプチドヘリックスを錯体配位子として用いる場合、問題となる点は合成・溶解度・結晶性に加えてコンフォメーションの安定性である。今回、安定なペプチドヘリックスをデザインする必要性から単結晶構造解析を用いて、2次構造の安定化と発生機構について検討を行った。-(Leu-Leu-Lac)-(Lac=L-lactic acid)の場合、βシートの単結晶は6〜2残基に於いて、ヘリックスの単結晶は11〜14残基以上の配列から得られることがわかった。
(2)窒素配位子を持つペプチドヘリックス
金属酵素活性中心を構成するアミノ酸のうち、窒素配位子としてヒスチジン(His)がよく見られる。しかしペプチド合成に於いてHisは保護基の選択、脱保護、溶解性に問題が多い。そこで始めにHisアナログとして用いられるPal(β-(3-pyridyl)-L-alanine)を組み込んだペプチド配位子と錯体の合成研究を行った。Pal族基を2つ有するペプチドヘリックスとCo(II)の錯形成の場合、無限鎖を除き、分子間と分子内の配位形式が考えられる。配列を変えて合成を行い、この2種類を得ることに成功した。
(3)カルボン酸配位子を持つペプチドヘリックス
金属酵素活性中心を構成するアミノ酸として、酸素配位子としてアスパラギン酸(Asp)とグルタミン酸(Glu)がよく見られる。GluとAsp残基を有するペプチドヘリックスとCo(II)の錯形成による錯体構造がX線構造解析から得られた。結晶構造中には1:1の錯形成で生じた無限鎖構造が観察された。