生体分子のイオン液体への均一可溶化と新規分析場への応用

生物分子在离子液体中的均匀溶解及其在新分析领域的应用

基本信息

批准号：
18045027
负责人：
後藤雅宏
金额：
$ 2.88万
依托单位：
Kyushu 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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は,酵素をポリエチレングリコール(PEG)で化学修飾することにより、イオン液体に均一に可溶化し飛躍的に酵素活性が向上することを明らかにした。イオン液体は不揮発性であるため溶媒の損失がなく、酵素にとって不可欠な溶媒和された環境を半永久的に維持することができる。さらに、イオン液体は疎水性と高極性を同時に示すという特異的溶媒物性のため、環境ホルモンのような疎水性の高い化合物からペプチド・多糖といった高極性の生理活性物質まで溶解しうるため、幅広い化合物をターゲットとすることができる。本年度の大きな成果として,イオン液体中での酵素活性を分光学的手法を用いて迅速かつ簡便に解析する手法の開発を行うことができた。具体的には,エタノール等のアルコール類を求核剤とすることで酵素反応により発色団の遊離が確認された。また、その反応速度は酵素濃度に依存し、発色反応が酵素の触媒作用によるものであることを示した。また、スブチリシンとα-キモトリプシンという2種類のプロテアーゼとそれぞれの酵素に対する基質を用いて反応を行ったところ、各酵素に対する基質を用いた時のみ発色反応が見られ、イオン液体中においても酵素の厳密な基質特異性が維持されていることが示された。本手法は、イオン液体に基質と酵素を加えるだけでリアルタイムに酵素活性を評価できる極めて迅速・簡便な分析系である。そのため反応条件を種々変化させて酵素活性を調査する速度論解析において非常に有効であり、イオン液体中における酵素反応の動力学パラメータを簡便に算出することが可能となった。

今年，我们发现通过用聚乙二醇（PEG）对酶进行化学修饰，可以将它们均匀地溶解在离子液体中，并且可以显着提高酶活性。由于离子液体不挥发，因此不会损失溶剂，并且可以半永久性地维持酶必需的溶剂化环境。此外，离子液体具有同时表现出疏水性和高极性的独特溶剂特性，因此可以溶解多种化合物，从内分泌干扰物等高疏水性化合物到肽和多糖等高极性生理活性物质。。今年的主要成果是，我们能够开发出一种使用光谱技术快速、轻松地分析离子液体中酶活性的方法。具体而言，当使用乙醇等醇作为亲核试剂时，通过酶促反应确认发色团的释放。此外，反应速率取决于酶浓度，表明显色反应是由于酶的催化作用。另外，当使用枯草杆菌蛋白酶和α-胰凝乳蛋白酶这两种蛋白酶和每种酶的底物进行反应时，仅当使用每种酶的底物时观察到显色反应，这表明底物特异性得以维持。该方法是一种极其快速且简单的分析系统，只需将底物和酶添加到离子液体中即可实时评估酶活性。因此，它在通过改变反应条件来研究酶活性的动力学分析中非常有效，并且可以轻松计算离子液体中酶反应的动力学参数。