触媒機能界面を用いた生体分子の電子移動制御と生物電気化学触媒反応への応用

利用催化功能界面控制生物分子中的电子转移及其在生物电化学催化反应中的应用

基本信息

批准号：
07242259
负责人：
谷口功
金额：
$ 1.28万
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：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は,金属タンパク質の電子移動に有効な触媒機能電極の精密な設計と、生体分子機能修飾電極を応用した新しい生物触媒電気化学反応系の展開を目的として研究を進め、以下の研究成果を得た。1)酸化インジュウム電極上にポリペプチドを適量非可逆吸着させる方法や正電荷を有するアミノ基を末端に持つ分子を化学的に単分子層導入固定化して得た修飾電極は、熱安定性に優れたクロレラフェレドキシンのほか種々の起源のフェレドキシンやそのアミノ酸の一部改変体などに広く有効であった.また高い親水性表面を有するIn_2O_3電極を用いることでミオグロビンの速い電子移動反応を実現するとともに、シアノミオグロビン、Mn置換ミオグロビンおよびモノアザヘム置換にミオグロビンの電極反応の検討から、ミオグロビンの電極反応にはヘム鉄の第6配位子座の水分子が重要な役割を果たしていることを示した。2)金属タンパク質を用いた触媒反応系の構築を目的とし、フェレドキシン-NADP^+還元酵素を用いてフェレドキシンを電子伝達媒体としたNADP^+からNADPHへの変換が制御できた。さらに、NADPHを補酵素とする酵素反応を組み合わせて、例えば、リンゴ酸酵素を用いた酵素反応系が駆動することを実証した.また,亜鉛ポルフィリンを用いた光電気化学反応でフェレドシンの電子移動を制御して、簡単な人工光合成系が構築した.3)NADHやNADPHののための機能触媒電極を作製した。すなわち、メルドラブルーを電極表面に吸着固定化して得た触媒修飾電極は未修飾電極に比べて,0.7V以上も陰電位側でNADHやNADPHの明瞭な触媒酸化電流が認められ、0-3mM程度のNADHの検出のための電気化学センサとして機能した。この触媒電極とフローシステムと組み合わせて簡単なフローインジェクション型のNADHおよびNADPHのセンシング装置も組み立てた.

今年，我们进行了研究，目的是精确设计有效的金属蛋白电子转移的催化电极，并使用生物分子修饰的电极开发新的生物催化电化学反应系统，并获得以下研究结果。 1）通过化学固定在其末端的阳性氨基基团化学固定的分子获得的改性电极在其氨基酸的各种起源和部分变体的氯氧还蛋白的形式中广泛有效，该叶绿素的热稳定性非常有效。 Furthermore, by using an In_2O_3 electrode with a highly hydrophilic surface, a rapid electron transfer reaction of myoglobin was achieved, and by examining the electrode reaction of myoglobin for cyanomyoglobin, Mn-substituted myoglobin and monoazahem substitution, it was shown that the water molecules at the 6th ligand locus of heme iron play an important role in the electrode reaction of肌红蛋白。 2）为了使用金属蛋白构建催化反应系统，使用铁氧还蛋白-NADP^+还原酶控制NADP^+用铁氧还蛋白作为电子传输培养基的NADP^+将其转化为电子传输培养基。此外，已经证明，使用NADPH作为辅酶的酶反应合并为驱动，例如使用苹果酸酶进行酶反应系统。此外，通过使用光电化学反应来控制使用锌卟啉的光电化学反应来构建一个简单的人造光合系统。换句话说，通过在电极表面吸附和固定的Meldora蓝色获得的催化剂修饰的电极在0.7V或更多的负电势方面显示出明显的NADH和NADPH的催化氧化电流，并用作电化学传感器，可检测NADH约0-3mm的NADH。简单的流量喷射型NADH和NADPH传感设备也与催化剂电极和流量系统组合组装。