ピルビン酸-フェレドキシン酸化還元酵素固定電極の開発

丙酮酸-铁氧还蛋白氧化还原酶固定电极的研制

基本信息

批准号：
18J12028
负责人：
竹中慎
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

代表者は、アセチルCoA合成反応を触媒する固定化ピルビン酸-フェレドキシン酸化還元酵素(PFOR)を初めて開発した(Bioresour. Technol. 2017)。PFORによる反応では電子が生じるため、電子受容体が溶液中に必要となる。より実用的な系のためには、電子受容体が溶液中に存在しないのが望ましい。本研究ではPFOR固定電極の開発を目的とした。電極へのPFORの固定で、生じた電子を直接取り出すことが可能となる。まずCitrobacter sp. S-77由来PFORのカーボンブラック(以下CB)への担持を、タンパク質定量、酵素活性測定で評価した。CBへのPFORの吸着は示唆されたが、PFOR吸着CBによる反応ではアセチルCoAは検出できなかった。この結果はCB表面への吸着によるPFORの変性、失活を示唆している。次に、PFORをCBへ担持させる際のスペーサーとして、電子の受容が可能なPdRh錯体(以下PdRh)を導入し、酵素自身のCBへの吸着による変性の防止を着想した。PdRhにCB表面と特異的に結合する部位を導入することで、酵素反応で生じた電子がPdRhを経てCB、電極へ移動することをねらう。錯体の使用を着想したのは、本課題と関わる別課題(Chem. Asian J. 2018)で報告者が金属錯体を研究対象としていたためである。これまでに、PFORが触媒する反応でPdRhが電子受容体として機能可能か評価した。複合化前のPFORとPdRhの反応を緩衝液中で試み、紫外可視分光法や高速液体クロマトグラフィー分析で評価した。前者ではPdRhの吸収スペクトルの変化が、後者では添加した錯体量に対し非常に微量ではあるがアセチルCoAの生成が確認された。これらの結果より、PFORが触媒する反応においてPdRhが電子アクセプターとして機能している可能性が示唆された。

代表首先开发了固定的丙酮酸螺旋毒素氧化还原酶（PFOR），从而催化乙酰-COA合成反应（Bioresour。Technol。2017）。由于电子是在与PFOR反应中产生的，因此溶液中需要电子受体。对于更实用的系统，希望电子受体不存在于溶液中。这项研究旨在开发PFOR固定电极。通过将PFOR固定到电极，可以直接提取产生的电子。首先，柠檬酸杆菌的支持。通过蛋白质定量和酶活性测量评估了S-77衍生的碳黑色（以下称CB）的PFOR。尽管提出了PFOR对CB的吸附，但在与吸附的CB反应中无法检测到乙酰COA。该结果表明，通过在CB表面上吸附PFOR的变性和停用。接下来，作为在CB上支持PFOR时，引入了具有电子可接受的PDRH复合物（以下称为PDRH）的垫片，其想法是通过吸附酶本身对CB的吸附来防止变性。通过引入专门结合CB表面的位点，酶促反应中产生的电子旨在通过PDRH转移到CB和电极。使用复合物的想法是，记者研究了与此问题有关的另一个任务（Chem。Asian J.，2018）中的金属配合物。到目前为止，已经评估了PDRH在由PFOR催化的反应中是否可以充当电子受体。尝试在缓冲溶液中尝试使用PFOR和PDRH之间的反应，并通过紫外可见光谱和高性能液相色谱分析进行评估。在前者中，确认了PDRH吸收光谱的变化，而在后者中，确认了乙酰辅酶A的形成，尽管相对于添加的复合物的数量，但量很少。这些结果表明，PDRH可以在PFOR催化的反应中充当电子受体。

项目成果

期刊论文数量（1）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Oxidation of Guanosine Monophosphate with O2 via a Ru-peroxo Complex in Water

通过水中的钌-过氧配合物用 O2 氧化单磷酸鸟苷

DOI：
10.1002/asia.201801267
发表时间：
2018
期刊：
Chem. Asian J.
影响因子：
0
作者：
Takenaka;Makoto; Kikkawa;Mitsuhiro; Matsumoto;Takahiro; Yatabe;Takeshi; Ando;Tatsuya; Yoon;Ki-Seok; Ogo;Seiji
通讯作者：
Seiji