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 医学部 医学科 化学研究室
 Department of Chemistry

教授:
 中村 幹夫
准教授:
 加藤 尚之
 大胡 惠樹
講師:
 池崎 章
■ 概要
1. ポルフィリン金属錯体を用いたヘム蛋白質の機能解明
ヘム蛋白質の作用機構を明らかにするため、種々のヘムモデル錯体を合成し、NMR. EPR, Mössbauer, SQUID, X線結晶構造解析などの手法を駆使して研究を進めている. 
i) ポルフィリン鉄錯体の電子状態に関する研究(本学理学部化学科高橋 正教授との共同研究):軸配位子の配位子場、ポルフィリン環の非平面化、環周辺置換基の電子的効果、溶媒との水素結合などを利用し、新規な電子状態を示すヘムモデル錯体の合成を試みている。昨年度報告したdxy軌道にスピンを持つ新規な中間スピン錯体について、「鉄の電子配置と錯体の物性」との関係を明らかにするための研究を進ている。
ii) クロリン鉄錯体の電子状態に関する研究 (フランス、レンヌ大学、Simonneaux 博士との共同研究):クロリン鉄錯体はグリーンヘムとよばれる一群の蛋白質の活性中心に存在し、自然界における多様な反応に深く関わっているが、その作用機構については不明な点が多い. そこでクロリン錯体合成研究の先駆者の一人であるSimonneaux博士 (フランス、CNRS)らと共同して、クロリン鉄錯体の電子状態を明らかにするための研究を進めている. 
iii) ポルフィリン異性体の電子状態に関する研究(千葉大学薬学部根矢教授との共同研究):環状テトラピロールに
は自然界に存在するポルフィリンの他に、ポルフィセンなど自然界には存在しない異性体がある. 環構造の変化が錯体の電子状態や反応性にどのような影響を与えるかを明らかにするため、根矢教授(千葉大学)と共同で研究を進めている.
iv)ヘム蛋白質の活性中心に関する研究(千葉大学、根矢三郎教授グループとの共同研究):ポルフィリンmeso-炭素を13C(98%)で標識したヘムで再構成したヘムタンパク質を合成し,meso-炭素の化学シフトや緩和時間から活性部位における鉄-タンパク質間の相互作用を詳細に検討している。現在,ミオグロビンのデオキシ体、オキシ体、アジド付加体などの測定に成功している。今後この手法をヘモグロビンやヘムオキシゲナーゼに適用し,これらのヘム蛋白質の作用機構を詳細に検討する予定である。
v)シトクロームc’モデル錯体の合成と性質(本学理学部化学科高橋 正教授との共同研究):シトクロームc’はヒスチジンを軸配位子として持つ5配位錯体であり、鉄(III)のスピン状態がpH、温度、水素結合などにより容易に変化する興味深い蛋白質であるが、そのモデルとなる軸位にイミダゾールを持つ5-配位ポルフィリン鉄錯体の単離は極めて困難であった。今回、サドル型に変形したポルフィリン鉄錯体を用いることにより、いくつかのモノイミダゾール錯体の合成に成功した。NMR. EPR, Mössbauer, X線結晶構造解析の結果、この錯体のスピン状態は温度変化に伴い中間スピン(S=3/2)から高スピンおよび低スピンに変化する極めて特異な性質を持つことが明らかになった。現在、構造とスピン状態の関連性を本学理学部化学科高橋正教授らと共同で詳細に検討している。
vi) ポルフィリン鉄(III)ラジカルカチオンの合成と性質(ノルウエー、トロムソ大学、A. Ghosh教授らとの共同研究):ポルフィリンラジカルカチオンはシトクロームP450,カタラーゼ、ペルオキシダーゼなどの酸化酵素における活性中間体と関わる重要な分子種である。ポルフィリン環上のラジカルは中心の鉄イオンと相互作用し、様々な電子状態を示す錯体を形成する。軸配位子の性質を利用することにより、常磁性(S=1)と反磁性(S=0)を示す二種類のラジカルカチオンの合成に初めて成功した。反磁性錯体については、ヘム理論研究の第一人者であるGhosh教授(ノルウエー)らと共同で、詳細に電子状態の検討を行っている。
2. 新規機能性材料を目指したポルフィリン金属錯体の合成と物性:
本研究グループは、サドル型に変形したポルフィリン鉄(III)錯体の中にスピン状態が温度で変化するものが存在することを初めて見いだした. このようなスピンクロスオーバー錯体では分子構造, 磁性, 色、誘電率などが温度変化するため, 新しい多機能有機材料となり得る. 平成17年度に立ち上がった東邦大学ハイテクリサーチセンター(複合物性研究センター)の研究テーマの一つとして、スピンクロスオーバー現象を示すポルフィリン鉄(III)錯体の合成と物性に関する研究を開始した.
3. 精密X線結晶構造解析を用いた生体ヘム蛋白質の機能発現のメカニズムに関する研究
世界最大の大型放射光施設である高輝度光科学研究センター(SPring-8)の装置を用い、ヘム蛋白質の機能発現メカニズムを明らかにする研究を行っている. 特にヘム蛋白質の機能を調節しているポルフィリン-鉄のpπ-dπ相互作用を、実験的電子密度分布解析により直接“見る”ことを目的とし理研、橋爪博士と共同で研究を進めている。
4. ポルフィリン金属錯体を用いた「スピン制御触媒」の構築:
酸化触媒として広く用いられているポルフィリン-マンガンおよび鉄錯体を合成し、その酸化触媒能がマンガンや鉄の電子配置により異なることを示すための研究を行っている. もしこのような錯体が合成されれば、「スピン制御触媒」という、これまでには無い新たな研究分野に発展し得る.
5. 温泉水中のLegionella Pneumophilaの生存条件に関する基礎的研究
温泉に生息するLegionella の研究を微生物・感染症学教室と共同で行っている。これまでに温泉の泉温およびpH とL.pneumophila のVNC 移行性への関係,温泉への環境中からの汚染経路の解明として,特に温泉周辺土壌におけるL.pneumophila との関係,さらに,循環式温泉を導入している施設での新たな殺菌剤として銀に着目し,温泉水中に生息するL. pneumophila とその宿主であるAcanthamoeba に対する銀殺菌の効果について明らかにするために研究を行ってきた。本年度は,引き続き銀殺菌について検討を行うとともに,新たな殺菌剤として銅に着目し,L. pneumophila とその宿主であるAcanthamoeba に対する銅殺菌の効果についても実験室的に検討を行っている。
■ Keywords
ヘム, 電子状態, スピン状態, 高原子価鉄錯体, 精密X線結晶構造解析, NMR, EPR, レジオネラ属菌, 温泉, 殺菌作用, アメーバ
■ 当該年度の研究費受入状況
1.  文部科学省私立大学戦略的研究基盤形成支援事業 ハイテクリサーチセンター補助金
 研究課題:大環状化合物の特異な配位子場を利用した機能性錯体の合成  (研究分担者:中村幹夫、大胡惠樹)
 研究補助金:2500000円  (分担)
2.  文部科学省私立大学戦略的研究基盤形成支援事業 ハイテクリサーチセンター補助金
 研究課題:蛋白質機能変異と構造の解析  (研究分担者:大胡惠樹)
 研究補助金:2000000円  (分担)
3.  文部科学省科学研究費 挑戦萌芽  (研究課題番号:21651015)
 研究課題:パルサー法による温泉水中のレジオネラ属菌の検出に対する検討  (研究代表者:加藤尚之)
 研究補助金:2000000円  (代表)
4.  文部科学省科学研究費 基盤研究C  (研究課題番号:20550068)
 研究課題:生体内のナノサイズスイッチの先端計測手法による機構解明  (研究代表者:大胡惠樹)
 研究補助金:1200000円  (代表)
5.  文部科学省科学研究費 若手研究(B)  (研究課題番号:21750175)
 研究課題:特異な軌道間相互作用を利用したスピン制御触媒の構築  (研究代表者:池崎章)
 研究補助金:1600000円  (代表)
その他
1.  平成21年度東邦大学医学研究科推進研究費  (研究課題番号:09-04)
 研究課題:ヘムタンパク質の機能解明を目指した新規反応活性中間体のモデル研究  (研究代表者:池崎 章)
 研究補助金:2500000円  (代表)
■ 教授・准教授・講師の公的役職
1.  加藤尚之 :(財)中央温泉研究所評議員
2.  大胡惠樹 :SPring-8利用推進協議会有機粉末結晶構造研究会アドバイザー, 高輝度光科学研究センター(SPring-8)利用研究課題審査委員会分科会レフェリー
■ 教授・准教授・講師の学会・研究会の役員
1.  中村幹夫 :International Advisary Committee, International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry
2.  中村幹夫 :International Advisary Board, International Conference on Coordination and Bioinorganic Chemistry
3.  中村幹夫 :Editorial Board, The Open Inorganic Chemistry
4.  中村幹夫 :Editorial Board, Global Journal of Inorganic Chemistry
5.  加藤尚之 :日本温泉科学会評議員、将来委員会委員
6.  大胡惠樹 :日本結晶学会広報委員
■ 当該年度研究業績数一覧表
研究者名 刊行論文 著書 その他 学会発表 その他
発表
和文英文 和文英文 国内国際
















中村 幹夫   教授
理学博士
    2   1 1   1 2  
 4
 6
(4)
 6
 2
(2)
 
加藤 尚之   准教授
医学博士
    3          2
 
 
 1
 
 
池﨑 章   講師
博士(理学)
   2        1 1  2
 1
 3
 5
(3)
 1
 
大胡 惠樹   講師
博士(理学)
    1       1 1  4
(3)
 2
 6
(1)
 5
(3)
 1
(1)
 
 0 2  0 1  3  8
(3)
 15
(5)
 4
(3)
研究者名 刊行論文 著書 その他 学会発表 その他
発表














中村 幹夫   教授
理学博士
     1  1  
 6
(4)
 2
(2)
加藤 尚之   准教授
医学博士
         2
 
 
池﨑 章   講師
博士(理学)
  2     1  2
 3
 1
大胡 惠樹   講師
博士(理学)
       1  4
(3)
 6
(1)
 1
(1)
 0 2  0 1  3  8
(3)
 15
(5)
 4
(3)
(  ):発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会 (  ):発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会
■ 刊行論文
原著
1. Ikezaki A, Takahashi M, Nakamura M:  Models for Cytochromes c': Observation of an Extremely Labile Spin State in Monoimidazole Complexes of Saddle-Shaped Iron(III) Porphyrinates.  Angewandte Chemie International Edition  48 (34) :6300-6303 , 2009
2. Han Z, Dimas K, Tian X, Wang Y, Hemmi H, Yamada K, Kato N, Pantazis P, Ramanujam RJ, Anant S, Wyche JH, Houchen CW.:  14-3-3σ-dependent resistance to cisplatin.  Anticancer research  29 (6) :2009-2014 , 2009
3. Sakamoto R. Ohno A, Nakahara T, Satomura K, Iwanaga S, Kouyama Y, Kura F, Kato N, Matsubayashi K, Okumiya K, Yamaguchi K:  Legionella pneumophila in rainwater on roads.  Emerging infectious diseases  15 (8) :1295-1297 , 2009
4. Sakamoto R, Ohno A, Nakahara T, Satomura K, Iwanaga S, Kouyama Y, Fura F, Noami M, Kusaka K, Funato T, Takeda M, Matsubayashi K, Okumiya K, Kato N, Yamaguchi K:  Is driving a car a risk for Legionnaires' disease?.  Epidemiology and infection  137 :1615-1622 , 2009
総説及び解説
1. Ikezaki A, Ohgo Y, Nakamura M:  NMR studies on the electronic structure of one-electron oxidized complexes of iron(III) porphyrinates.  Coordination Chemistry Reviews  253 (15-16) :2056-2069 , 2009
2. M. Nakamura:  Fine Tuning of Heme Electronic Structure by Means of Axial Ligands, Peripheral Substituents, and Core Conformation.  Insights into Coordination, Bioinorganic and Applied Inorganic Chemistry  :221-243 , 2009
その他
1. Ikezaki A, Tukada H, Nakamura M:  One-electron oxidized product of iron(III) porphyrinate that is diamagnetic.  Journal of Biological Inorganic Chemistry  14 (Suppl. 1) :S106 , 2009
2. Nakamura M, Ohgo Y, Ikezaki A, Kouno S:  Regulation of heme electronic structure by means of axial ligand and core modification.  Journal of Biological Inorganic Chemistry  14 (Suppl. 1) :S128 , 2009
3. Ohgo Y, Neya S, Hashizume D, Nakamura M:  Isocyanide probe for the determination of the electronic structure in iron(III) porphyrinoids.  Journal of Biological Inorganic Chemistry  14 (Suppl. 1) :S229 , 2009
■ 著書
1. 中村幹夫他121名:    化学事典 第2版  1716 p.  森北出版,  東京, 2009
2. M. Nakamura:  Fine tuning of heme electronic structure by means of axial ligands, peripheral substituents and core conformations.  Insight into coordination, bioinorganic and applied chemistry  221-243.  Slovakia Technical University Press,  Bratislava, Slovakia, 2009
■ 学会発表
国内学会
1. ◎大胡惠樹: 環境刺激応答によるヘムの電子状態制御.  第3回東北大学G-COE研究会「金属錯体の固体物性科学最前線−錯体化学と固体物性物理と生物物性の連携新領域創成を目指して−」,  仙台,  2009/12
2. ◎池崎 章、中村 真樹: ヘムタンパク質の電子構造と機能を解明するための13C NMR法を用いた新規プローブ開発:ミオグロビンケース.  第63回東邦医学会総会,  東京,  2009/11
3. ◎大胡惠樹: 生体ヘムタンパク質のメカニズムを利用した環境応答型機能性物質の開発,.  熊本大学大学院自然科学研究科セミナー,  熊本,  2009/11
4. ◎大胡 惠樹, 根矢 三郎, 高橋 正, 橋爪 大輔, 中村 幹夫: ポルフィリン類縁鉄(III)錯体の電子配置の温度依存性.  第59回錯体化学討論会,  長崎,  2009/09
5. ◎池崎 章, 大胡 惠樹, 中村 幹夫: 異常な電子状態を有する大きなラッフル変形ポルフィリン鉄錯体.  第59回錯体化学討論会,  長崎,  2009/09
6. ◎河野 壮平, 池崎 章, 大胡 惠樹, 中村 幹夫: 非平面ポルフィリン鉄(III)錯体の1電子酸化生成物におけるスピン-スピン相互作用.  第59回錯体化学討論会,  長崎,  2009/09
7. 池上崇久、◎倉橋悟志、中村幹夫、杉森 保、御厨正博、半田 真: ポルフィリンとコロラジン金属錯体の合成と磁気的性質.  第59回錯対体化学討論会,  長崎,  2009/09
8. ◎加藤尚之,大野 章,山口惠三: 温泉水中のレジオネラ属菌の検出におけるパルサー法の有効性についての検討.  第36回日本防菌防黴学会年次大会,  大阪,  2009/09
9. ◎加藤尚之,大野 章,山口惠三: パルサー法による温泉のレジオネラ検出について (2).  第62回日本温泉科学会大会,  京都,  2009/09
10. ◎大胡惠樹: ヘムの分子構造,電子構造のデザイン及び,空間制御による新規環境刺激応答型機能性物質の創成.  分子研研究会:分子集合系におけるポテンシャル空間の制御〜その錯体化学的アプローチ〜,  岡崎,  2009/12
国際学会
1. ◎Ikezaki A, Nakamura M: Electronic structure of one-electron oxidized products of iron(III) porphyrins.  239th American Chemica Society National Meeting,  San Francisco, USA,  2010/03
2. ◎Nakamura M, Ikezaki A, Ohgo Y, Takahashi M: Spin crossover in saddle shaped ferric porphyrinates.  239th American Chemical Society National Meeting,  San Francisco, USA,  2010/03
3. ◎Nakamura M, Ikezaki A, Ohgo Y, Takahashi M: Switchable spin states in deformed iron(III) porphyrin complexes.  International Symposium on Multifunctional Organic Materials and Devices,  Funabashi, Japan,  2009/12
4. ◎Kouno S, Nakamura M: Spin-spin interaction in iron(III) porphyrin cation radical with deformed porphyrin ring.  International Simposium on Multifunctional Organic Materials and Devices,  Funabashi, Japan,  2009/12
5. ◎Ohgo Y, Neya S, Hashizume D, Nakamura M: Biomimetic approach to the development of switching materials with iron (III) porphyrinoids.  International Symposium on Multifunctional Organic Materials and Devices,  Funabashi, Japan,  2009/12
6. ◎Ikezaki A, Takahashi M, Nakamura M: Novel electronic and magnetic structures in mono(imidazole) ligated iron(III) porphyrin complexes.  International symposium on multifunctional organic materials and devices,  Funabashi, Japan,  2009/12
7. ◎Y. Ohgo, S. Neya, D. Hashizume, M. Nakamura:: Biomimetic approach to the development of switching materials with iron(III) porphyrinoids.  MOMD,  Funabashi, Chiba,  2009/12
8. ◎Ohgo Y, Neya S, Hashizume D, Nakamura M: Electron configuration crossover behavior in iron(III) porphyrinoids.  2nd ACCC,  Nanjing, China, 2009. 11,  2009/11
9. ◎Ohno A, Kato N, Yamaguchi K: Interrelationship between Legionella pneumophila and free-living amoeba at a low temperature.  LEGIONELLA2009,  Paris, France,  2009/10
10. ◎Nakamura M, Ohgo Y, Ikezaki A, Takahashi M: Regulation of heme electronic structure by means of axial ligands and porphyrin deformation.  10th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry(Invited Lecture),  Debrecen, Hungary,  2009/09
11. ◎OhgoY, Neya S, Hashizume D, Nakamura M: External Stimulation Response of the Heme Electronic Structure.  7th China Japan Cross Science Symposium,  Fuzhou, Jiangxi, China,  2009/09
12. ◎OhgoY, Neya S, Hashizume D, Nakamura M: Unusual Switching Behavior Among Electron Configurations in Iron(III) Porphyrinoids.  42nd IUPAC,  Glasgow, UK,  2009/08
13. ◎Ohgo, Y, Neya S, Hashizume D, Nakamura M: Isocyanide Probe for the Determination of the Electronic Structure in Iron(III) Porphyrinoids.  14th International Conference on Biological Inorgnic Chemistry,  Nagoya, Japan,  2009/07
14. ◎Ikezaki A, Tukada H, Nakamura M: One-electron oxidized product of iron(III) porphyrinate that is diamagnetic.  14th International Conference on Biological Inorganic Chemistry,  Nagoya, Japan,  2009/07
15. ◎Nakamura M, Ohgo Y, Ikezaki A, Kouno S: Regulation of heme electronic structure by means of axial ligand and core modification.  14th International Conference on Biological Inorganic Chemistry,  Nagoya, Japan,  2009/07
16. ◎Nakamura M: Fine tuning of heme electronic structure by means of axial ligands, peripheral substituents and core conformations.  22nd International Conference on Coordination and Bioinorganic Chemistry(Plenary Lecture),  Smolenice, Slovakia,  2009/06
17. ◎Nakamura M, Ikezaki A, Ohgo Y, Kouno S: Electronic Structure of One-Electron Oxidized Products of Iron(III) Porphyrinates.  2nd Georgian Bay International Conference on Bioinorganic Chemistry(Invited Lecture),  Parry Sound, Ontario, Canada,  2009/05
その他
1. ◎池崎 章: シトクロームc'モデル錯体の新規な磁気的挙動.  第6回東邦大学3学部合同学術集会,  船橋, 日本,  2009/10
2. ◎大胡惠樹: 先進構造解析手法を用いたヘムの電子状態解明と機能性材料化に対するアプローチ.  慶応義塾大学理工学部セミナー,  神奈川,  2009/05
3. ◎Nakamura M: Fine Tuning of Heme Electronic Structure by Means of Axial Ligands, Peripheral Substituents and Core Conformation.  Seminar, University of Tromso(Invited Lecture),  Tromso, Norway,  2009/10
4. ◎Nakamura M: Regulation of Heme Electronic Structure by Means of Axial Ligands, Peripheral Substituents and Core Conformation.  Seminar, Pannonia Universtiy(Invited Lecture),  Veszprem, Hungary,  2009/06
  :Corresponding Author
  :本学研究者