生体分子機能電極を用いた生体系金属錯体の電子移動反応制御と精密化学反応への展開

生物分子功能电极对生物金属配合物的电子转移反应控制及其在精密化学反应中的应用

基本信息

批准号：
05209225
负责人：
谷口功
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、これまでの研究結果を基礎として金属タンパク質の電子移動制御が可能な機能性修飾電極を開発応用して、金属タンパク質の特異な機能を解明するとともに生体分子を用いた精密化学反応への展開を計ることを目的としている。本年度の研究成果の要点は以下のとうりである。1.フェレドキシンの電極反応制御のために、In_2O_3電極をポリペプチド水溶液に浸せきする方法あるいはカチオン性アミノ基を有するシランカップリング試薬と反応させる方法で、安定な機能性修飾電極を得た。これらの電極によって、電気化学的手法でフェレドキシン(Fd)の機能評価が可能となった。例えば、発生学的に保存されたアミノ酸を位置選択的に置換したFdの変異分子について、セリン39やセリン46、スレオニン47の3箇所についてアラニン、グリシン、グリシンで置き換えたものの酸化還元電位は、NADP^+の還元電位よりも貴な電位までシフトし、酵素反応によるNADP^+の還元反応が、進行しないことが明らかになった。この種機能修飾の電極を用いてFdの電極反応を制御することで、Fd-NADP^+-リダクターゼを介したNADPHの生成や共役酵素反応が進行することも確認された。また、耐熱性細菌由来の7Fe型Fdの電子移動反応の計測も可能である。2.市販品を精製した馬心筋およびクジラ由来のミオグロビン(Mb)は、いずれも高親水性表面を有するIn_2O_3電極上で明瞭かつ安定な酸化還元波を示した。不均一電子移動速度定数は、In_2O_3電極表面の親水性と良い相関性を示し、特に、クジラMbでは馬由来のものより高い親水性表面でのみ電気化学応答が得られた。3.通常の市販品の5mmセルを用いてサンプル量が0.5ml以下でUV-Vis.およびCD・MCDスペクトルのin situ 測定が可能な簡易セルを作製し、Fdの酸化還元反応過程のCD及びMCDスペクトル変化や動的反応過程の追跡、FdをメディエイターとしたNADP^+の還元反応のモニターが可能であることを示した。

这项研究旨在开发和应用功能修饰的电极，这些电极可以根据先前研究的结果来控制金属蛋白的电子传递，并阐明金属蛋白的独特功能，并使用生物分子测量发育成到精确化学反应。今年研究结果的要点如下。 1。为了控制铁氧还蛋白的电极反应，通过将IN_2O_3电极浸入水性多肽溶液中或与具有阳离子氨基阳离子氨基的硅烷偶联试剂反应来获得稳定的功能修饰的电极。这些电极使使用电化学技术评估铁蛋白（FD）的功能成为可能。例如，对于已被区域选择性地替换为区域性区域的突变FD分子，虽然丝氨酸39，丝氨酸46和苏氨酸47被丙氨酸，甘氨酸，甘氨酸和甘氨酸替换为YOTAD的潜在+氧化潜力+Y型++的反应+^的重新+^的重新+^的重新+^的重新+^的重新+^的重新+^替代了+^的重新+^的重新。通过酶促反应没有进行。还证实，通过使用此类功能修饰的电极来控制FD的电极反应，通过FD-NADP^+ - 还原酶进行了NADPH的形成和结合酶反应。还可以测量从耐热细菌衍生的7FE型FD的电子转移反应。 2。马心肌和鲸鱼的商业纯净肌红蛋白（MB）在IN_2O_3电极上表现出清晰而稳定的氧化还原波，具有高度亲水性的表面。异质电子传递速率常数与IN_2O_3电极表面的亲水性良好相关，尤其是在较高的亲水表面上获得的电化学响应比鲸鱼MB中的马匹较高。 3。使用正常的市售5mm牢房，一个简单的单元，可以进行原位测量UV-VIS。制备了样品体积为0.5 ml或更少的CD/MCD光谱，准备了FD的氧化还原反应过程中的CD和MCD光谱，以及动态反应过程，并使用FD使用FD来监测FD作为介体。