皆様こんにちは:-P
本日は、生体分子・医薬品の相互作用関連問題“その3”です！
今回も、薬剤師国家試験の過去問を使って、重要なポイントをご説明します☺
繰り返しになりますが、難易度は高いです🤔
ただし、このタイプの問題は似たような選択肢が多いので、過去問での類題の学習と他科目（生物や薬理）の知識が増えれば、国家試験本番での得点が見えてきます😚
一緒にがんばりましょう！
第108回 問107
今日の問題はこれです！
ん～難しそう🤔
順番に見ていきましょうか(‘;’)
問題全体の把握
まずは問題文をちゃんと読むことが大事です！
「プロテアーゼ」や「加水分解」という言葉が出てきていますね☺
また、構造はアミド結合を持った化合物です。
ということは、アミドの加水分解に関する問題だろうな～ということに気づけます😚
また、以下の記事で解説した「第105回 問106」と同様に“初期反応”とあるため、加水分解に見えないものも含まれていますのでご注意ください☺
それでは選択肢を見ていきましょう:-P
選択肢１＆２
「アスパラギン酸残基アと水の相互作用は、水の酸素原子の求電子性を高めている。」
「アスパラギン酸残基イと基質カルボニル基の相互作用は、基質カルボニル基の求核性を高めている。」
まずは図１に関する問です。この2つの選択肢は、全く同じ点を問う問題です☺
図１を確認してみましょう！
細かい話を抜きにすると、図１の反応は水を求核剤とする「アミドの加水分解」です。
もう少し反応を細かく見ると、アミドの加水分解は「求核置換反応」です。
すなわち、求核剤である水のマイナス部分である酸素（δ－と記載しています）と、アミドのカルボニル基のプラス部分である炭素（δ＋と記載しています）が反応するんでした☺
すなわち、この反応は、酸素のマイナスがより大きく（プラスをより求める＝求核性が大きい）、カルボニル炭素のプラスがより大きければ（マイナスをより求める＝求電子性が大きい）、反応が進みやすいということです！
よって、酵素により反応が進みやすくなるなら、
選択肢１は「アスパラギン酸残基アと水の相互作用は、水の酸素原子の求核性を高めている。」はずですし、
選択肢２は「アスパラギン酸残基イと基質カルボニル基の相互作用は、基質カルボニル基の求電子性を高めている。」
はずです。
よって、選択肢１＆２は「誤」です。
ちなみに、それぞれ構造で確認すると
選択肢１は、Aspの酸素が塩基として働き、水の水素をプロトンとして引き抜くため、酸素がよりマイナスとなります。よって水の求核性は上がります。
選択肢２では、Aspのプラス性の水素により、カルボニル酸素の電子が引っ張られ、それによってカルボニル酸素がより電子を求める状態となるため、カルボニル炭素からさらに電子を引っぱります。
その結果、カルボニル炭素の求電子性が大きくなります。
言葉と構造の繋がりが難しいところですが、考え方が重要なのでよく復習しましょう☺
選択肢３
「システイン残基エのスルファニル基は、塩基として働く。」※問題として少し不親切（理由は後で）
こちらは、図２に関する問です。
反応を確認しますね☺
この反応では、アミドのカルボニル炭素（δ＋）に、求核剤であるCys残基のスルファニル基（－SH）（δ－）が求核剤として反応しています（求核置換反応）。
また、ここでは水が反応中に出てきませんが、図２に記載されている反応は加水分解の初期反応（スルファニル基の反応まで）であり、実際にはその後に水が反応しています。
よって、反応全体では以下のような加水分解反応となっています☺
では選択肢３に戻ります。
「システイン残基エのスルファニル基は、塩基として働く。」とありますが、この“塩基”とは一般的に「ブレンステッド・ローリーの定義」に基づく塩基となるため、プロトンを捕まえるものです。
よって、スルファニル基は求核剤としてカルボニル炭素と反応しているため、「誤」となります。
また、選択肢4、5に関連しますが、ヒスチジン残基によりプロトンが引き抜かれていると考えれば、スルファニル基は「(ブレンステッド・ローリーの)酸」とも言えます。どちらにしても誤りの記述です🙌
※別の定義である「ルイスの塩基（＝電子対を与えるもの）」と考えると、これは「正」とも考えられるため、少し不親切な問題とも言えます。ただし、一般的に酸・塩基と言えば「ブレンステッド・ローリーの定義」で考えると思うので、廃問とはなっていないようです。
選択肢４
「ヒスチジン残基ウとシステイン残基エの相互作用は、エのスルファニル基の求核性を高めている。」
同じような選択肢が続いていますが、反応を確認してみます。
酵素の反応でよく出現する、ヒスチジン残基のイミダゾリル基（イミダゾール）が活躍しております。
イミダゾールは塩基として働き、スルファニル基の水素をプロトンとして引き抜きます。それによって、硫黄がよりマイナスとなり求核性が高まります。
よって選択肢４は「正」です。
選択肢５
「アスパラギン酸残基アとヒスチジン残基ウは、塩基として働く。」
最後の問です。
すでに答えが出ていますが、アスパラギン酸残基アの酸素も、ヒスチジン残基ウの窒素も、ともにプロトンを引き抜く役割をしています。
よって、塩基として働いており、選択肢５は「正」です。
まとめ
本日の問題はいかがだったでしょうか🤔
言葉の意味と構造を結び付けることがとても重要です。
最初は難しいと思いますが、選択肢で問われている内容を、構造を使って説明できるようになりましょう☺
似たような問題が出題される可能性が高いため、理解しておくと必ず国家試験本番で解答出せます！
引き続きよろしくお願いします:-P
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