銅タンパク質の電子メディエーター機能の解明

铜蛋白电子介体功能的阐明

基本信息

批准号：
05235209
负责人：
民谷栄一
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Japan Advanced Institute of Science and Technology
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

パイロリティックグラファイト電極(PGE)および金電極を用いて銅タンパク質亜硝酸還元酵素(NIR)の電子移動特性を調べた。メトキシPMSをメディエーターに用いた場合、亜硝酸イオンが存在しない時のサイクリックボルタモグラムはメトキシPMSだけが存在する時のサイクリックボルタモグラムと同等のものであった。またメトキシPMSがほぼ可逆な電気化学反応を示すことがわかった。亜硝酸イオン濃度の上昇と共に、還元電流の増加(カタリティック電流)と酸化ピーク電流の減少が見られた。このことから、EC^1C^1系が成立していると考えられる。メトキシPMS以外のメディエーターを用いてもカタリティックな電流を得ることができた。種々の合成メディエーターを用いてNIRの反応性について検討した。1-メトキシPMS、メルドラブルー、メチレンブルーはNIRと反応して基質に依存したカタリティック電流を観測できた。PQQ、フェリシアンイオン、p-ベンゾキノンはNIRと反応しなかった。1-メトキシPMS、メルトラブルー、メチレンブルーはともに複素環の電子移動に基づく酸化還元反応を起こす電子キャリヤーである。酸化状態では1+の電荷を持っており水溶性である。NIRの酸化還元電位は、電極に吸着した状態で最低450mV程度と考えられる。またNIRと細胞内で共役しているブルー銅蛋白質(AfBP)を用いたところ、メディエーターとして機能することが明らかとなった。最初にNIRは酸化型で存在し還元型が酵素活性を持つから、メディエーターの酸化還元電位が低いほどNIRとの反応速度は速く、エネルギー的に有利であると考えられる。しかし、酸化還元電位からは、PQQは反応可能性がありながらNIRとは反応しなかった。このことからNIRの酸化還元部位が親水的な環境にあるということが予想される。また正の電荷を持ったメディエーターとの反応性から酸化還元部位は正に荷電していないということが示唆された。

使用热解石墨电极（PGE）和金电极研究了铜蛋白亚硝酸还原酶（NIR）的电子转移特性。当使用甲氧基PMS作为介体时，不存在亚硝酸根离子时的循环伏安图与仅存在甲氧基PMS时的循环伏安图等效。还发现甲氧基PMS表现出几乎可逆的电化学反应。随着亚硝酸根离子浓度的增加，观察到还原电流（催化电流）增加和氧化峰值电流减少。由此认为EC^1C^1系统成立。可以使用甲氧基 PMS 以外的介体获得催化电流。我们使用各种合成介质研究了近红外反应性。 1-甲氧基PMS、梅尔多拉蓝和亚甲蓝与近红外反应，可以观察到底物依赖性催化电流。 PQQ、铁氰化物和对苯醌在近红外光谱下不发生反应。 1-甲氧基PMS、熔融蓝和亚甲基蓝都是基于杂环电子转移引起氧化还原反应的电子载体。在氧化状态下，它带有 1+ 电荷并且是水溶性的。当吸附到电极上时，NIR 的氧化还原电势被认为至少约为 450 mV。此外，当使用与细胞中的 NIR 结合的蓝铜蛋白（AfBP）时，发现它具有介质的功能。首先，NIR以氧化形式存在，还原形式具有酶活性，因此认为介体的氧化还原电位越低，与NIR的反应速率越快，在能量方面更有利。然而，从氧化还原电位来看，PQQ虽然有反应的潜力，但并未与NIR发生反应。由此推测NIR氧化还原位点处于亲水环境中。此外，与带正电介体的反应表明氧化还原位点不带正电。