京大、ハロゲナーゼSyrB2の反応中間体であるFe(IV)=O中間体の構造解明

京都大学原子炉実験所教授の瀬戸誠氏、准教授の北尾真司氏らの研究グループと、高輝度光科学研究センター(JASRI)、スタンフォード大学、ペンシルベニア州立大学、Advanced Photon Source(USA)の研究グループは、単核非ヘム鉄酵素ハロゲナーゼSyrB2(シリンゴマイシン生合成酵素2)の反応中間体であるFe(IV)=O中間体の構造解明に世界で初めて成功した。

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単核非ヘム鉄酵素ハロゲナーゼSyrB2(シリンゴマイシン生合成酵素2)は、C-H結合を活性化し、ハロゲン化することにより植物毒素シリンゴマイシンの前駆体を生成するが、Fe(IV)=O中間体とその活性化機構を解明することは、グリーンケミストリーにおいて重要。なぜなら、それは有毒な副生成物なしにC-H結合をハロゲン化する合成法の開発にもつながるからである。

今回の研究では、大型放射光施設SPring-8の核共鳴散乱ビームライン(BL09XU)の高輝度X線を利用した核共鳴非弾性散乱分光法により測定されたFe振動状態密度および構造モデルに対する密度汎関数法(DFT)計算から、酵素のヒドロキシル化およびハロゲン化を引き起こすFe(IV)=O中間体の構造を解明したが、今後は、酵素の選択的なヒドロキシル化およびハロゲン化をコントロールする要因を明らかにしていくことも可能になるものと期待される。

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