ソフトマテリアル場における生体金属モデル錯体の挙動　触媒機能に対する反応場の影響

生物金属模型复合体在软材料领域的行为：反应场对催化功能的影响

基本信息

批准号：
23550075
负责人：
山口和也
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011-04-28 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

遷移金属イオンを活性中心としている酵素（金属酵素）の生体機能メカニズムの解明のために、活性中心をモデル化した生体金属モデル錯体を合成し、その電子構造と反応性を調べられている。その際に生体金属モデル錯体を取り巻く環境が構造と反応性に及ぼす影響についての検討はこれまで少なく未知の領域である。そこで、本研究では、ソフトマテリアルに着目し、ソフトマテリアル内に存在する生体金属モデル錯体の構造と機能の解明によって、金属酵素の活性中心金属の第二配位圏および活性中心金属の周辺環境の効果の解明を目的とした。生体金属モデル錯体として、亜硝酸イオンを還元する反応を触媒することが明らかにになっている銅含有亜硝酸還元酵素の基質還元部位モデル錯体を用いた。また、ソフトマテリアルとして、コラーゲン、ナフィオン、リポソーム、キトサンを成分とする物質を利用した。測定方法として主に電気化学における電極修飾法を応用した触媒活性評価装置を自作して行った。その結果、ソフトマテリアルが反応場として生体金属モデル錯体に及ぼす影響として、媒質としての性質（極性、粘性、導電性）のうち、特に、イオン性物質の移動度に関係のある導電性が重要要因であることを見いだした。この結果は、生体金属酵素の機能効率において、活性中心の第第二配位圏およびその周辺環境は活性中心への電子の授受を制御していることを意味している。それにより、活性中心の金属イオンを直接酸化還元するのでなく、反応場による酸化還元反応制御が生体金属では重要であることを明らかになった。

为了阐明以过渡金属离子为活性中心的酶（金属酶）的生物学功能机制，合成了模拟活性中心的生物金属模型复合物，并研究了它们的电子结构和反应性。目前，关于生物金属模型复合体周围环境对其结构和反应性影响的研究还很少，这是一个未知领域。因此，本研究以软材料为研究对象，阐明软材料中存在的生物金属模型配合物的结构和功能，从而改善金属酶活性中心金属的第二配位层及其周围环境。目的是为了阐明效果。作为生物金属模型复合物，使用了含铜的亚硝酸还原酶的底物还原位点的模型复合物，该酶已被证明可以催化还原亚硝酸根离子的反应。此外，含有胶原蛋白、Nafion、脂质体和壳聚糖的材料被用作软材料。作为测量方法，我们构建了主要应用电化学中的电极修饰方法的催化活性评价装置。因此，在介质的性质（极性、粘度和电导率）中，与离子物质的迁移率有关的电导率是软材料对生物金属模型复合物作为反应场影响的重要因素我发现了。这一结果意味着活性中心的第二配位层及其周围环境在生物金属酶的功能效率方面控制着电子进出活性中心的转移。结果表明，对于生物金属来说，使用反应场控制氧化还原反应比直接在活性中心氧化还原金属离子更重要。