プロトヘム触媒を介した分子状水素の生体内抗酸化機構：第一原理計算による解析

要約

分子状水素（H₂）の抗酸化活性の原子レベルの機構を解明するため、鉄プロトポルフィリン・イミダゾール錯体FeP(Im)とH₂の相互作用を第一原理計算で系統的に検討した。end-on非対称配置でのジヒドロゲン結合とside-on対称配置でのKubas結合という2種類の結合様式が確認された。H₂の吸着・解離・脱離の活性化障壁は最大2.78 eVであり、自由H₂のH-H結合解離エネルギー4.64 eVを大幅に下回る。さらにFeP(Im)とH₂およびH錯体の結合解離エネルギーが活性酸素・窒素種（RONS）のそれより低く、プロトヘムが生体内でH₂によるRONS消去の有効な触媒として機能することが示された。

メカニズム

FeP(Im)上でH₂がジヒドロゲン結合またはKubas結合を形成し、活性化障壁（最大2.78 eV）がH-H結合エネルギー（4.64 eV）より低いため、プロトヘムが触媒としてRONSの水素化消去を促進する。