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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. 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
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。温泉水中のレジオネラ属菌の検出では,一般にWYOα寒天平板を用いた培養法が用いられている.しかし,この方法は,確実に生きていて増殖能を持っているレジオネラ属菌は検出できるが,培地に他の共存する細菌の生育を抑制する成分を添加するため,自身もその成分により多少ダメージを受け,実際の菌数よりも検出菌数は減少する.また検出には8〜10日を要するために現状を把握するのには必ずしも適していない.そこでこれまでの遺伝学的な方法と異なり,生菌のみが短時間で検出できるパルサー法(PALSAR: probe alternation link self-assembly reaction)に着目し,様々な泉質を有する温泉水中に生息するレジオネラ属菌の検出に応用できるかどうか明らかにするために,温泉水を用いて基礎的実験を行い,パルサー法,Realtime-PCR法,培養法およびATP法によるレジオネラ属菌の検出結果について比較検討を行い,パルサー法の有効性について評価を行なっている.
6. 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
ポルフィリン, ヘム, 電子状態, スピン状態, 高原子価鉄錯体, スピン制御触媒, 精密X線結晶構造解析, NMR, EPR, Mossbauer, 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.  文部科学省科学研究費 基盤(C)  (研究課題番号:20112914)
 研究課題:電子配置制御による高原子価鉄ポルフィリン錯体の反応性の調整  (研究代表者:中村幹夫)
 研究補助金:1000000円  (代表)
2.  科学研究費 基盤研究(C)  (研究課題番号:23550083)
 研究課題:先端放射光技術を用いた電子レベル分子設計による外部応答型機能性物質開発  (研究代表者:大胡惠樹)
 研究補助金:1900000円  (代表)
3.  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:500000円  (代表)
4.  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:分子レベルでの酵素反応機構解明による新規治療技術の創製  (研究代表者:大胡惠樹)
 研究補助金:1900000円  (代表)
その他
1.  平成23年度東邦大学医学研究科推進研究費  (研究課題番号:11-02)
 研究課題:ヘムの新規高原子価反応中間体の構築:ヘムタンパク質の機能解明モデル  (研究代表者:池崎 章)
 研究補助金:2500000円  (代表)
2.  平成23年度東邦大学共同研究費補助金
 研究課題:新規電子構造を有するヘムの構築  (研究代表者:池崎 章)
 研究補助金:1700000円  (代表)
■ 教授・准教授・講師の公的役職
1.  加藤尚之 :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、SPring-8利用研究課題審査委員
■ 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 :Associate Editor, Open Journal of Inorganic Chemistry
3.  中村幹夫 :Editorial Board, Global Journal of Inorganic Chemistry
4.  中村幹夫 :Editorial Board, Scientific World Journal
5.  加藤尚之 :日本温泉科学会評議員・将来委員
6.  中村幹夫 :Editorial Board, Applied Sciences
7.  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 5          2
(2)
 17
 3
(3)
 3
(1)
 1
(1)
 
加藤 尚之   准教授
博士(医学)
 1          1   2
 
 
 1
 
 
大胡 惠樹   准教授
博士(理学)
   3           7
(2)
 
 2
(1)
 
 
 
池﨑 章   講師
博士(理学)
   1 2          3
 4
 1
 2
(2)
 1
 2
 1 6  0 0  1  14
(4)
 6
(4)
 2
(1)
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
  2       2
(2)
 3
(3)
 1
(1)
加藤 尚之   准教授
博士(医学)
 1      1  2
 
 
大胡 惠樹   准教授
博士(理学)
  3       7
(2)
 2
(1)
 
池﨑 章   講師
博士(理学)
  1       3
 1
 1
 1 6  0 0  1  14
(4)
 6
(4)
 2
(1)
(  ):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. 加藤尚之,齋藤宏治,大野 章:  温泉でのLegionella pneumophilaおよびAcanthamoeba castellaniiに対する塩素消毒効果の検討.  東邦大学教養紀要  43 (1) :8 , 2012
2. Ohgo Y , Yokoyama Y, Neya S, Nakamura M:  Chlorido(12,17-diethoxycarbonyl-11,18-dimethyl-2:3,6:7- dibutanocorrphycenato-k4N )iron(III).  Acta Crystallography  E67 :m1903-m1904 , 2011
3. Ohgo Y , Yokoyama Y, Hashizume D, Neya S, Nakamura M:  (12,17-Diethoxycarbonyl-11,18-dimethyl-2,3:6,7-dibutano-corrphycenato)copper(II)-12,17-diethoxycarbonyl-11,18-dimethyl-2:3,6:7:-dibutanocorrphycene(3/97).  Acta Crystallography  E68 :m23-m24 , 2012
4. Ohgo Y , Neya S, Hashizume D, Ozeki T, Nakamura M:  Unusual Electronic Structure of Bis-Isocyanide Complexes of Iron(III) Porphyrinoids.  Dalton Transaction  41 :3126-3129 , 2012
5. Ikezaki A, Takahashi M, Nakamura M:  One-Electron Oxidized Product of Difluoroiron(III) Porphyrin: Is it Iron(IV) Porphyrin or Iron(III) Porphyrin pi-Cation Radical ?.  Dalton Transactions  40 :9163-9168 , 2011
6. Niibori Y, Ikezaki A, Nakamura M:  Methodology to determine the NMR chemical shifts of carbon atoms with radical character: A case of low-spin bis(tert-butylisocyanide) complex of (meso-tetrapropylporphyrinato)iron(III).  Inorganic Chemistry Communications  14 :1469-1474 , 2011
総説及び解説
1. Nakamura M:  NMR Studies on the Electronic Structure of Green Hemes and Green Heme Proteins(featured article).  Global Journal of Inorganic Chemistry  3 :1-32 , 2012
2. Nakamura M, Ikezaki A:  Unusual Physicochemical properties in iron porhyrins caused by deformed porphyrin ring.  New Trends in Coordination, Bioinorganic and Applied Inorganic Chemistry  10 :388-404 , 2011
その他
1. 加藤尚之:  温泉衛生学
-レジオネラ属菌の現状と温泉でのレジオネラ属菌に対する殺菌効果-.  温泉工学会誌  32 (1) :15-20 , 2011
■ 学会発表
国内学会
1. ◎池崎 章, 高橋 正, 中村幹夫: 鉄(III)ポルフィリン錯体の1電子酸化体における新規のスピン平衡の可能性.  日本化学会第92春季年会,  横浜,  2012/03
2. ◎新堀有香, 池崎章, 中村幹夫: 6配位−鉄(IV)ポルフィリン錯体合成の試み.  日本化学会第92春季年会,  横浜,  2012/03
3. ◎中村幹夫: 多様な電子状態を持つヘムモデル錯体の研究.  第13回 メスバウアー分光研究会シンポジウム,  東京,  2012/03
4. 〇大胡惠樹、橋爪大輔、高橋一志、森初果、速水真也、藤原基靖、根矢三郎、生天目由起子、中村幹夫: ヘムの機能に対する電子状態からのアプローチ.  東邦大学4学部合同学術会議,  東京、日本,  2012/03
5. ◎大胡 惠樹, 小中 尚, 橋爪大輔,高橋 一志, 中村 幹夫: 医療応用を指向した外部刺激応答型ヘムの開発.  平成23年度先進医療技術開発センター 事業報告会,  東京、日本,  2012/03
6. ◎大胡惠樹: 外部刺激に応答するヘムモデル錯体の電子状態.  第5回生物物質科学フォーラム,  金沢、日本,  2012/03
7. ◎大胡惠樹: 外部刺激を基軸としたSCO挙動の制御と機構に関して.  第5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、日本,  2012/01
8. ◎大胡 惠樹, 生天目由起子, 小中尚, 橋爪大輔,高橋一志, 高橋正, 森初果, 根矢三郎, 中村 幹夫: 外部刺激応答型ポルフィリン類縁体の相転移挙動と物性.  平成23年度日本結晶学会年会,  札幌、日本,  2011/11
9. ◎池崎 章, 中村 真樹: ヘムタンパク質の新規活性中間体を解明するモデル研究.  第65回東邦医学会総会,  東京,  2011/11
10. ◎佐々木駿也, 森聖治, 大胡惠樹, 中村幹夫, 橋爪大輔: 鉄(Ⅲ)ポルフィリン錯体[Fe(Ⅲ)(TnPrP)(Cl)]の電子状態に関する実験的・理論的研究.  日本化学会関東支部茨城地区研究交流会,  東海, 日本,  2011/11
11. ◎大胡 惠樹, 生天目 由起子, 小中 尚, 高橋 一志, 高橋 正, 木村 尚次郎, 森 初果, 根矢 三郎, 中村 幹夫: ポルフィリン類縁化合物の構造と外部刺激応答挙動.  第20回有機結晶シンポジウム,  富山,日本,  2011/10
12. ◎高橋 正,池崎 章,中村幹夫: ポルフィリン鉄錯体の凍結溶液のFe-57メスバウアースペクトル.  2011日本放射化学会年会・第55回放射化学討論会,  長野,  2011/09
13. ◎戸塚 瑛, 池崎 章, 中村幹夫: 著しく非平面化したポルフィリン金属錯体における軸配位子の動的挙動.  第61回錯体化学討論会,  岡山,  2011/09
14. ◎新堀有香, 池崎 章, 中村幹夫: 低スピンポルフィリン鉄(III)錯体におけるラジカル的性質を持つ炭素のケミカルシフト決定法.  第61回錯体化学討論会,  岡山,  2011/09
15. ◎大胡惠樹, 高橋一志, 生天目由起子, 高橋正, 森初果, 根矢三郎, 中村幹夫: ポルフィリン類縁スピンクロスオーバー錯体の磁性と構造.  第61回錯体化学討論会,  岡山,日本,  2011/09
16. ◎加藤尚之,齋藤宏治,大野 章: レジオネラ対する銀イオンの効果的な消毒について.  第64回日本温泉科学会大会,  神戸,  2011/09
17. ◎加藤尚之,齋藤宏治,田中敏之,大野 章: 温泉におけるLegionell pneumophilaの回収方法の検討.  第38回日本防菌防黴学会年次大会,  大阪,  2011/08
18. ◎池崎 章, 高橋 正, 中村幹夫: Novel Electronic Structures in One-electron Oxidized Products of Iron(III) Porphyrin Complexes Caused by the Axial Ligands and Porphyrin Deformation.  第61回錯体化学討論会,  岡山,  2011/09
19. ◎池崎 章, 高橋 正, 中村 幹夫: Anomalous electronic structures of one-electron oxidized iron(III) porphyrin Complexes.  第21回金属の関与する生体関連反応シンポジウム,  千葉,  2011/05
国際学会
1. ◎Nakamura M, Ikezaki A Takahashi M: Regulation of Heme Electronic Structure by Means of Axial Ligand and Porphyrin Deformation.  14th International Conference of International Academy of Physical Sciences (CONIAPS-XIV),  Surat, India,  2011/12
2. ◎Nakamura M: Electronic Structures of One-electron Oxidation Products of Iron(III) Porphyrins.  3rd Asian Conference on Coordination Chemistry,  New Delhi, India,  2011/10
3. ◎Ohgo Y, Takahashi K, Takahashi M, Namatame Y, Mori H, Neya S, Hayami S, Hashizume D, and Nakamura M: Manipuration of the Heme Electronic Structure by External Stimuli and Ligand Field.  31st International Conference on the Applications of the Moessbauer Effect (ICAME2011),  Kobe, Japan,  2011/09
4. ◎Ohno A, Mochizuki H, Kato N, Ishii Y, Tateda K, Suematsu T,Inoue Y, Yamaguchi K: Relationship between Acanthamoeba castellanii and Legionella pneumophila at a temperature below 20 degrees C.  International Union of Microbiological World of Microbes,  Sapporo,  2011/09
5. ◎Ohgo Y , Hashizume D, Takahashi K, Mori H, Hayami S, Fujiwara M, Neya S, Namatame Y and Nakamura M: Implication to the Catalytic Process of Hemeproteins.  XXII Congress and General Assembly | International Union of Crystallography,  Madrid, Spain,  2011/08
6. ◎Ikezaki A, Takahashi M, and Nakamura M: Novel Electronic Structures of Iron(III) Porphyrin Radical Cations.  15th International Conference on Biological Inorganic Chemistry (ICBIC15),  Vancouver, Canada,  2011/08
7. ◎Nakamura M, Ikezaki A: Unusual Physicochemical Properties in Iron Porphyrins Caused by Deformed Porphyrin Ring.  XXIII. International Conference on Coordination and Bioinorganic Chemistry,  Smolenice, Slovakia,  2011/06
その他
1. ◎高橋 正, 池崎 章, 中村幹夫: ポルフィリン鉄錯体の凍結溶液のFe-57メスバウアースペクトル.  第5回複合物性研究センターシンポジウム,  船橋,  2011/12
2. ◎新堀有香, 池崎 章, 中村幹夫: 低スピン-ポルフィリン鉄(III)錯体におけるラジカル的性質を有する炭素の化学シフト決定法.  第5回複合物性研究センターシンポジウム,  船橋,  2011/12
3. ◎池崎 章, 高橋 正, 中村幹夫: 鉄(IV)ポルフィリンと鉄(III)ポルフィリンラジカルカチオン間の新規スピン平衡の概念.  第5回複合物性研究センターシンポジウム,  船橋,  2011/12
4. ◎中村幹夫: 軸配位子の性質とポルフィリン環の変形を利用したヘム電子状態の制御.  第5回複合物性研究センターシンポジウム,  船橋,  2011/12
5. ◎倉橋 悟志, 池上崇久,杉森保,高橋正,御厨 正博,半田真, 中村幹夫: オクタキス(4-t-ブチルフェニル)コロラジンの鉄錯体における軸配位効果.  2011年日本化学会西日本大会,  徳島,  2011/11
6. ◎Nakamura M: Electronic Structures of One-electron Oxidation Products of Iron(III) Porphyrins.  Seminar at Banaras Hindu University,  Varanasi, India,  2011/12
  :Corresponding Author
  :本学研究者