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。

该代表开发了第一个催化乙酰辅酶A合成反应的固定化丙酮酸-铁氧还蛋白氧化还原酶（PFOR）（Bioresour.Technol.2017）。由于与 PFOR 的反应会产生电子，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。本研究的目的是开发 PFOR 固定电极。通过将PFOR固定在电极上，可以直接提取产生的电子。首先，通过蛋白质定量和酶活性测定来评价来自柠檬酸杆菌S-77的PFOR对炭黑(以下称为CB)的支持。表明 PFOR 吸附在 CB 上，但在与 PFOR 吸附的 CB 的反应中无法检测到乙酰辅酶 A。该结果表明 PFOR 通过吸附到 CB 表面而变性和失活。接下来，我们引入了在CB上负载PFOR时可以接受电子作为间隔物的PdRh配合物（以下简称PdRh），并提出了防止由于酶本身吸附到CB上而变性的想法。通过在 PdRh 中引入一个与 CB 表面特异性结合的位点，我们的目标是让酶反应中产生的电子通过 PdRh 移动到 CB 和电极。使用配合物的想法来自于作者在与该项目相关的另一个项目中研究金属配合物的事实（Chem. Asian J. 2018）。到目前为止，我们已经评估了 PdRh 是否可以在 PFOR 催化的反应中充当电子受体。 PFOR 和 PdRh 在缀合前在缓冲溶液中尝试反应，并使用紫外可见光谱和高效液相色谱分析进行评估。在前一种情况下，确认了PdRh的吸收光谱的变化，在后一种情况下，确认了乙酰辅酶A的产生，尽管其量与添加的络合物的量相比非常小。这些结果表明 PdRh 可能在 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