（15）n標識4-メチルイミダゾールを局所プローブとヒスチジン水素結合相関として使用することにより、ヒト炭酸アンヒドラーゼIIの活性部位特性のNMR研究

環境の局所的なプローブとして液体と固体NMR分光法の組み合わせを使用することにより、（15）N標識4-メチルイミダゾール（4-mi）が研究されています：1）極性、湿ったフロオンCDF3 /CDF2 Clは130 K、2）PH 12の水で130 K、2）、HC ANHACHDASHの固体サンプルの固体サンプル後者では、アクティブサイトHIS64残基がアラニンに置き換えられます。ただし、触媒活性は、4miの存在によって救助されます。Freon溶液の場合、水分子の添加はプロトン互変異性を触媒するだけでなく、その準化誘発性を高めることが実証されています。形成される可能性のある水素結合クラスターと互変異性のメカニズムについて説明します。イミダゾール水素結合ジオメトリに関する情報は、タンパク質中のヒスチジンのイミダゾール輪の公開された（1）Hと（15）N化学シフトの間に相関を確立することにより得られます。この相関は、タンパク質の内部に埋め込まれたヒスチジンと水に埋め込まれた表面にあるヒスチジンを区別するのに役立ちます。さらに、HCA IIの活性部位とH64A HCA IIの4-MIのHis64の水素結合ジオメトリが類似しているという証拠が得られます。最後に、中性イミダゾール環の急速な互変性の縮退His64は、島原らによって報告されました。（J.Biol。Chem.-2007、282、9646）は、フロオン溶液の4-miの特性と同様に、内向きの立体構造における湿った極性のない活性地位の立体構造で説明できます。酵素メカニズムに対する生物学的意味について説明します。

By using a combination of liquid and solid-state NMR spectroscopy, (15) N-labeled 4-methylimidazole (4-MI) as a local probe of the environment has been studied: 1) in the polar, wet Freon CDF3 /CDF2 Cl down to 130 K, 2) in water at pH 12, and 3) in solid samples of the mutant H64A of human carbonic anhydrase II (HCA II). In the latter, the active-site His64 residue is replaced by alanine; the catalytic activity is, however, rescued by the presence of 4-MI. For the Freon solution, it is demonstrated that addition of water molecules not only catalyzes proton tautomerism but also lifts its quasidegeneracy. The possible hydrogen-bond clusters formed and the mechanism of the tautomerism are discussed. Information about the imidazole hydrogen-bond geometries is obtained by establishing a correlation between published (1) H and (15) N chemical shifts of the imidazole rings of histidines in proteins. This correlation is useful to distinguish histidines embedded in the interior of proteins and those at the surface, embedded in water. Moreover, evidence is obtained that the hydrogen-bond geometries of His64 in the active site of HCA II and of 4-MI in H64A HCA II are similar. Finally, the degeneracy of the rapid tautomerism of the neutral imidazole ring His64 reported by Shimahara et al. (J. Biol. Chem.- 2007, 282, 9646) can be explained with a wet, polar, nonaqueous active-site conformation in the inward conformation, similar to the properties of 4-MI in the Freon solution. The biological implications for the enzyme mechanism are discussed.