固体NMR分光法によって観察されたピリドキサル-5'-リン酸酵素モデルシステムにおける機能的水素結合の結合

さまざまな酵素活性部位で補因子を模倣するカルボン酸を使用して、補因子ピリドキサール-5'-リン酸（PLP）のシッフ塩基モデルの水素結合の多結晶の新規シリーズ1：1複合体を提示します。これらのシステムには、高速プロトン互変異性と、補因子のピリジン環とカルボン酸の間の強い分子間水素結合を特徴とする分子内オーン水素結合が含まれています。特に、アルデナミンとアルジミンのシフは、N-（ピリドキシリデン）トリルアミンおよびN-（ピリドキシリデン）メチルアミン、およびそれらの付加物を基にし、その付加物は、静的およびMAS条件下で15N CPおよび1H NMR技術を使用して合成および研究されました。水素結合のジオメトリは、X線構造、1Hおよび15N化学シフト相関、15N化学シフトに対する二次H/D同位体効果から得られました。または、劣性化合物の静的サンプルの双極子2H-15Nカップリングを直接測定することにより、取得しました。。2つの「機能的な」OHN水素結合の興味深い結合が観察されました。付加物のシッフ塩基窒素原子が酵素環境におけるPLPの内部および外部アルジミンのような脂肪族置換基を運ぶ場合、環窒素のプロトン化は、酸素から窒素塩素塩塩素塩塩基への分子内水素結合のプロトンをシフトします。。窒素原子に対する正電荷を増加させるこの効果は、補因子活性の前提条件として議論されています。この結合されたプロトン移動は、シッフ塩基窒素原子に芳香族置換基を運ぶ場合、発生しません。

We present a novel series of hydrogen-bonded, polycrystalline 1:1 complexes of Schiff base models of the cofactor pyridoxal-5'-phosphate (PLP) with carboxylic acids that mimic the cofactor in a variety of enzyme active sites. These systems contain an intramolecular OHN hydrogen bond characterized by a fast proton tautomerism as well as a strong intermolecular OHN hydrogen bond between the pyridine ring of the cofactor and the carboxylic acid. In particular, the aldenamine and aldimine Schiff bases N-(pyridoxylidene)tolylamine and N-(pyridoxylidene)methylamine, as well as their adducts, were synthesized and studied using 15N CP and 1H NMR techniques under static and/or MAS conditions. The geometries of the hydrogen bonds were obtained from X-ray structures, 1H and 15N chemical shift correlations, secondary H/D isotope effects on the 15N chemical shifts, or directly by measuring the dipolar 2H-15N couplings of static samples of the deuterated compounds. An interesting coupling of the two "functional" OHN hydrogen bonds was observed. When the Schiff base nitrogen atoms of the adducts carry an aliphatic substituent such as in the internal and external aldimines of PLP in the enzymatic environment, protonation of the ring nitrogen shifts the proton in the intramolecular OHN hydrogen bond from the oxygen to the Schiff base nitrogen. This effect, which increases the positive charge on the nitrogen atom, has been discussed as a prerequisite for cofactor activity. This coupled proton transfer does not occur if the Schiff base nitrogen atom carries an aromatic substituent.