リポソーム修飾カタラーゼの活性制御によるグルコースオキシダーゼ反応操作の最適化

通过控制脂质体修饰过氧化氢酶活性优化葡萄糖氧化酶反应操作

• 批准号: 17760625
• 负责人: 吉本 誠
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760625/
• 关键词: リポソーム; カタラーゼ; 過酸化水素分解; バイオリアクター; 熱失活; 脂質分子集合体; 脂質二分子膜表層; グルコースオキシダーゼ反応; グルコースオキシダーゼ; 過酸化水素; エアリフト型気泡塔; 脂質二分子膜透過性; グルコース酸化反応操作; 触媒再利用

カタラーゼ封入リポソームの高性能化と特性の評価について検討を行い下記の結果を得た。1.脂質分子集合体による過酸化水素分解活性酵素が存在しない条件下において脂質二分子膜が過酸化水素の分解を促進することを明らかにした。特に脂質分子の疎水鎖の構造を種々変化させて検討したところ,脂質分子が脂質二分子膜構造(リポソーム)を形成するときに高い過酸化水素分解活性を発現することを示した。リポソームの活性はカタラーゼに比べて非常に微弱であった。2.高活性なリポソーム内封入カタラーゼの調製と特性リポソーム内水相に種々の濃度のカタラーゼを封入して保存・熱安定性を調べた。その結果,リポソーム内水相のカタラーゼ濃度が高いほどカタラーゼの四量体構造の解離による熱失活が抑制されることを明らかにした。リポソームの粒子径は内包されたカタラーゼ活性に大きな影響を及ぼさなかった。さらに,リポソーム内カタラーゼによる繰返し過酸化水素分解経過を実測して,酵素活性利用率が低いほど,カタラーゼ活性がリポソーム内で安定であることを示した。3.リポソーム表層に複合化したカタラーゼの調製と特性カタラーゼの活性利用率の向上を目的として,リポソーム膜の表層に共有結合で複合化したカタラーゼを調製した。脂質膜に複合化されたカタラーゼは過酸化水素に対し高い反応性を示したが,リポソーム内封入カタラーゼに比べて熱安定性が低下した。脂質膜表層とカタラーゼ間の結合部位数を最適化することによりカタラーゼ活性を安定化できることを示した。以上の結果より,最適に調製されたリポソーム内封入カタラーゼが遊離カタラーゼに比べて高い安定性を有し,過酸化水素分解触媒として有用であることが示された。

我们研究了如何提高过氧化氢酶封装脂质体的性能并评估其性质，并获得了以下结果。 1.脂质分子聚集体的过氧化氢分解活性我们发现，脂质双层膜在没有酶的情况下促进过氧化氢的分解。特别是，我们研究了脂质分子的各种疏水链结构，发现脂质分子在形成脂质双层膜结构（脂质体）时表现出高过氧化氢分解活性。与过氧化氢酶相比，脂质体的活性非常弱。 2.高活性过氧化氢酶脂质体的制备及性质将不同浓度的过氧化氢酶封装于脂质体水相中，并考察其储存和热稳定性。结果表明，脂质体水相中过氧化氢酶的浓度越高，越能抑制过氧化氢酶四聚体结构解离引起的热失活。脂质体的粒径对封装的过氧化氢酶活性没有显着影响。此外，通过实际测量脂质体中过氧化氢酶重复分解过氧化氢的过程，我们发现酶活性利用率越低，脂质体中过氧化氢酶活性越稳定。 3 脂质体表层络合过氧化氢酶的制备及特性制备脂质体膜表层络合过氧化氢酶，以提高过氧化氢酶的活性利用率。与脂质膜复合的过氧化氢酶对过氧化氢表现出较高的反应性，但其热稳定性低于封装在脂质体中的过氧化氢酶。我们表明，通过优化脂质膜表面层和过氧化氢酶之间的结合位点数量可以稳定过氧化氢酶活性。上述结果表明，最佳制备的脂质体包封过氧化氢酶比游离过氧化氢酶具有更高的稳定性，可用作过氧化氢分解催化剂。

项目成果

Glucose oxidation catalyzed by liposomal glucose oxidase in the presence of catalase-containing liposomes

在含过氧化氢酶的脂质体存在下，脂质体葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化

• 发表时间: 2006
• 作者: Makoto Yoshimoto et al.

新しい分散・乳化の科学と応用技術の新展開(古澤邦夫監修,第4章 ベシクルの新展開,7リボソームの活性酸素分解機能 (pp.935-940))

新型分散、乳化科学与应用技术的新进展（古泽邦夫指导，第4章囊泡、7种核糖体的活性氧分解功能的新进展（第935-940页））

• 发表时间: 2006
• 作者: 吉本 誠ら

Effect of suspended liposomes on hydrodynamic and oxygen transfer properties in a mini-scale external loop airlift bubble column

悬浮脂质体对微型外循环气升式泡罩塔中流体动力学和氧传输特性的影响

• 发表时间: 2006
• 作者: Makoto Yoshimoto et al.

Effects of Sparging Gas Properties and Substrate Size on Enzymatic Hydrolysis of Waste Paper in an Ultrasonic External Loop Airlift

超声波外循环气升中喷射气体性质和基材尺寸对废纸酶水解的影响

• DOI: 10.1002/ceat.200600145
• 发表时间: 2006-09-01
• 期刊: Chemical Engineering & Technology
• 影响因子: 2.1
• 作者: Chengzhou Li;T. Matsunaga;Kana Seki;M. Yoshimoto;Keiji Furumoto;K. Fukunaga;K. Nakao
• 通讯作者: K. Nakao

Optimal preparation of immobilized liposome-bound cellulase for hydrolysis of insoluble cellulose in an external loop airlift bioreactor

外循环气升式生物反应器中用于水解不溶性纤维素的固定化脂质体结合纤维素酶的优化制备

• 发表时间: 2006
• 作者: Makoto Yoshimoto et al.